치아이동 시 피질골 천공이 치조골 재형성에 미치는 영향을 알아보기 위해서 생후 15주된 자성백서를 사용하여 피질골 천공 후 치아이동을 실시한 실험군(Tooth movement with cortical punching: TMC group, n = 16)과 교정적 치아이동만 실시한 대조군(Tooth movement only group: TM group, n = 16)의 치아주위조직을 면역조직화학염색을 통하여 관찰하였다. 실험군과 대조군의 실험동물에 20 gm의 힘으로 상악 전치부 사이를 이개시키는 치아이동을 시행하였으며 실험군에서는 상악 전치부 구개부위에 피질골 천공을 실시하였다. 치아이동 후 1, 4, 7, 14일째에 실험군과 대조군의 실험동물을 희생시켰다. 면역조직화학염색법으로 OPG, RANK, RANKI의 발현을 비교한 결과, OPG의 발현은 양 군 모두에서 미처치 대조군에 비하여 감소되었으나, 실험군에서의 발현이 대조군보다 컸으며, RANK, RANKL은 피질골 천공을 시행한 경우에 더 강한 발현을 보이는 것이 관찰되었다. 따라서 피질골 천공이 치주조직의 OPG, RANK, RANKL의 발현에 영향을 미치며 치조골의 재형성을 향상시키는 것을 알 수 있었다.
Yang, Jung Yoon;Park, Min Young;Park, Sam Young;Yoo, Hong Il;Kim, Min Seok;Kim, Jae Hyung;Kim, Won Jae;Jung, Ji Yeon
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제19권6호
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pp.507-514
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2015
Nitric oxide (NO) is important in the regulation of bone remodeling, whereas high concentration of NO promotes cell death of osteoblast. However, it is not clear yet whether NO-induced autophagy is implicated in cell death or survival of osteoblast. The present study is aimed to examine the role of NO-induced autophagy in the MC3T3-E1 cells and their underlying molecular mechanism. The effect of sodium nitroprusside (SNP), an NO donor, on the cytotoxicity of the MC3T3-E1 cells was determined by MTT assay and expression of apoptosis or autophagy associated molecules was evaluated by western blot analysis. The morphological observation of autophagy and apoptosis by acridine orange stain and TUNEL assay were performed, respectively. Treatment of SNP decreased the cell viability of the MC3T3-E1 cells in dose- and time-dependent manner. SNP increased expression levels of p62, ATG7, Beclin-1 and LC3-II, as typical autophagic markers and augmented acidic autophagolysosomal vacuoles, detected by acridine orange staining. However, pretreatment with 3-methyladenine (3MA), the specific inhibitor for autophagy, decreased cell viability, whereas increased the cleavage of PARP and caspase-3 in the SNP-treated MC3T3-E1 cells. AMP-activated protein kinase (AMPK), a major autophagy regulatory kinase, was activated in SNP-treated MC3T3-E1 cells. In addition, pretreatment with compound C, an inhibitor of AMPK, decreased cell viability, whereas increased the number of apoptotic cells, cleaved PARP and caspase-3 levels compared to those of SNP-treated MC3T3-E1 cells. Taken together, it is speculated that NO-induced autophagy functions as a survival mechanism via AMPK activation against apoptosis in the MC3T3-E1 cells.
이전 연구에서 사람의 치수와 치주인대의 기능에 대한 구체적인 3만 2천여개의 인체 유전자의 RNA 활성 정보는 없었다. 본 연구의 목적은 사람 영구치에서 얻은 치주인대와 치수 조직 내의 RNA 유전자 발현을 보고하고 각각의 분자생물학적인 차이를 알아보는 것이다. cDNA 미세배열분석에서 두 조직 사이의 유전자 발현 수준에서 4배 이상 차이나는 유전자는 347개로 밝혀졌으며, 치주인대와 치수에서 각각 83개, 264개의 유전자 발현이 4배 이상 차이난다는 것을 보여주었다. 치주인대는 교원질 합성 (FAP), 교원질 분해 (MMP3, MMP9와 MMP13), 골 형성 및 개조 (SPP1, BMP3, ACP5, CTSK와 PTHLH)와 관련된 유전자가 강하게 발현되었다. 반면 치수조직은 칼슘 이온 (CALB1, SCIN와 CDH12)과 법랑질 또는 상아질의 광화 및 형성 (SPARC/SPOCK3, PHEX, AMBN과 DSPP)와 관련한 유전자의 발현이 높게 나타났다. 이들 유전자 중 SPP1, SPARC/SPOCK3, AMBN, DSPP 등의 유전자는 치아의 기능과 관련해서 잘 알려져 있지만, 다른 유전자들은 microarray 분석을 통해서 새롭게 발견된 유전자이다. 이 유전자들은 추가적인 연구가 수행된다면 재생 치료의 좋은 요인을 찾는데 도움이 될 것으로 생각된다.
조혈에 관여하는 cytokine은 골수세포의 성장과 분화를 촉진시켜 혈구세포 생산을 조절한다. 이런 cytokine을 조혈성장인자(hematopoitic growth factor)이라고 하고, 그 중에서 호중구 세포(neutrophil) 성장에 관여하는 과립구 콜로니 자극 인자(granulocyte-colony stimulating factor, G-CSF)는 임상적 치료제로서 아주 중요하다. 왜냐하면 화학적 항암치료를 받는 환자들에게 심각한 호중구 세포가 감소하는 증세(neutropenia)가 발생하여 감염으로 인한 사망이 일어나기 때문이다. 두 종류의 G-CSF 재조합 단백질이 치료제로 승인 받아 사용되고 있으며, G-CSF 재조합 단백질 생산에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 선행연구에서 본 연구팀은 누에에서 유래된 Bm5 세포주에서 G-CSF의 생산을 증대하기 위해 누에 prophenoloxidase activating enzyme의 Endoplasmic reticulum targeting signal sequence유전자와 사람 G-CSF 유전자를 융합한 chimera 유전자를 제작하여 재조합 G-CSF 단백질을 생산하였다. 본 연구에서는 이 chimera 유전자가 생산하는 재조합 G-CSF 단백질의 N-말단에 3 개의 아미노산이 결여되는 3 종류의 돌연변이 유전자를 제작하여 G-CSF 단백질 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 그 중 한 돌연변이 유전자에 의해 세포 밖으로 분비된 G-CSF 단백질의 생산이 현저히 감소하여, N-말단 부분이 이 단백질의 분비에 관여한다는 것을 알 수 있었다.
이 연구의 목적은 치주인대 섬유아세포에 MTA를 접촉시킨 뒤 성장인자 transforming growth factor-beta1 $(TGF-\beta1)$, fibroblast growth factor-2 (FGF-2) 및 cytokine interleukin-6 (IL-6)의 발현량 변화를 측정하는 것이다. MTA군에서는 100 mg씩의 ProRoot MTA와 증류수를 혼합하고, IRM군은 동량의 IRM 분말을 용액에 혼합하여 이 시료들을 경화반응이 진행되도록 7일간 놓아두었다. 사람의 치주인대 섬유아세포를 배양하여 MTA와 IRM시료 상에 well당 $1\times10^5$개 수준으로 도포한뒤 6, 12, 24, 48시간 동안 배양하였다 (n = 5). 대조군으로는 재료의 접촉 없이 배양한 세포를 사용하였다. 시료에서 상층액을 분리하여 $TGF-\beta1$, FGF-2, IL-6의 발현량을 enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)법으로 측정하였다. MTA군에서, 성장인자인 $TGF-\beta1$과 FCF-2는 대조군에 비해 유의성 있게 발현이 억제되었으며 (p < 0.05), cytokine인 IL-6 발현량은 대조군과 유사한 수준으로 나타났다.
Objective: To investigate the pattern of accuracy change in artificial intelligence-assisted landmark identification (LI) using a convolutional neural network (CNN) algorithm in serial lateral cephalograms (Lat-cephs) of Class III (C-III) patients who underwent two-jaw orthognathic surgery. Methods: A total of 3,188 Lat-cephs of C-III patients were allocated into the training and validation sets (3,004 Lat-cephs of 751 patients) and test set (184 Lat-cephs of 46 patients; subdivided into the genioplasty and non-genioplasty groups, n = 23 per group) for LI. Each C-III patient in the test set had four Lat-cephs: initial (T0), pre-surgery (T1, presence of orthodontic brackets [OBs]), post-surgery (T2, presence of OBs and surgical plates and screws [S-PS]), and debonding (T3, presence of S-PS and fixed retainers [FR]). After mean errors of 20 landmarks between human gold standard and the CNN model were calculated, statistical analysis was performed. Results: The total mean error was 1.17 mm without significant difference among the four time-points (T0, 1.20 mm; T1, 1.14 mm; T2, 1.18 mm; T3, 1.15 mm). In comparison of two time-points ([T0, T1] vs. [T2, T3]), ANS, A point, and B point showed an increase in error (p < 0.01, 0.05, 0.01, respectively), while Mx6D and Md6D showeda decrease in error (all p < 0.01). No difference in errors existed at B point, Pogonion, Menton, Md1C, and Md1R between the genioplasty and non-genioplasty groups. Conclusions: The CNN model can be used for LI in serial Lat-cephs despite the presence of OB, S-PS, FR, genioplasty, and bone remodeling.
본 연구는 피질골 천공을 동반한 교정적인 치아이동이 통상의 교정적인 치아이동과 조직 재형성의 정도에 차이가 존재하는지 알아보기 위하여 시행하였다. 실험동물은 15주령 군 300 - 350 g의 자성 백서(Sprague-Dawley Rat)를 사용하였으며 피질골 천공을 동반한 치아이동 실험군(TMC group, n = 16)과 단순 치아이동 대조군(TM group, n = 16)으로 나누었다. 모든 실험동물에 20 gm 이하의 힘으로 전치부를 이개시키는 치아 이동을 시행하였으며, 실험군은 상악전치부의 직후방 구개측에서 치근을 손상시키지 않도록 직경 1.0 mm의 microscrew를 사용하여 피질골 천공을 하였다. 모든 실험동물은 1, 4, 7, 14일에 희생시켜서 matrix metalloproteinase (MMP)-1, -8, -13 효소의 RT-PCR과 I형 교원질(Collagen type I)과 Tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1)의 면역조직화학염색(immunohisto-chemistry)을 시행하였다. MMP-1은 실험군에서 4일째에 가장 활발한 발현을 보이다가 7일째와 14일째에 조금씩 감소하는 경향을 보인 반면에, 대조군에서는 실험 7일째에 가장 높은 발현을 보이다가 14일째 들어서 감소하는 양상을 보였다. MMP-8은 실험 1일째부터 실험군이 대조군에 비해서 더 많은 발현을 보였으며, 특히 4일째의 실험군에서는 대조군보다 두 배 이상 발현되었다. MMP-13은 실험 1일째의 실험군에서 가장 높은 발현도를 보였으며, 대조군에서는 오히려 미처치 대조군에 비해 더 낮게 발현되었다. I형 교원질의 면역조직화학염색 결과는 실험 4일째부터 압박측에서는 실험군에서 대조군보다 더 많은 교원질의 소실을 보였고, 인장측에서는 대조군이 실험군보다 더 많은 교원질의 염색 소견을 보였다. TIMP-1은 실험 4일째에는 압박측에서 대조군이 실험군보다 치주인대와 치조골의 골세포에서 좀 더 균일한 염색 소견을 보였다. 이상의 실험 결과에서 피질골 천공은 백서의 실험적 치아이동에 있어 치주인대와 치조골 결합 조직의 재형성 속도를 증가시키는 것으로 판단된다.
본 연구는 2003년 10월부터 2006년 3월까지 부산대학교 병원 구강내과 구강안면통증클리닉에 내원하여 RDC/TMD에 의해 측두하악관절의 골관절염으로 진단된 환자 중 본 실험에 동의한 폐경기가 오지 않은 여성 환자를 무작위로 나누어, 주기적 내원 하에 실제로 ASU 300 mg을 연속 복용한 ASU군(총 36명)과 ASU와 동일한 제재이지만 약효가 없는 약물을 복용한 위약군(총 32명)으로 분류하여 ASU를 장기간 투여시 통증, 관절음, 개구제한(LOM), 무통성 편이 개구량(MCO)의 변화뿐만 아니라 골스캔의 단순섭취율(SUR), coronal SPECT상에서의 온점개수(HS), 그리고 CT상에서의 과두 관절면의 비교시 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. ASU군과 위약군의 치료 전, 치료 3개월 후, 치료 6개월 후, 치료 9개월 후의 무통성 편이개구량(MCO)과 통증, 관절음, 개구제한(LOM)의 NAS를 비교시 두 군간의 유의한 차이가 없었다. 2. ASU군과 위약군의 치료 전, 치료 3개월 후, 치료 6개월 후, 치료 9개월 후의 MCO를 비교시 장치치료를 시행하지 않은 두 군간에서는 유의한 차이가 없었다. 그러나, 장치치료를 시행한 ASU군에서 위약군에 비해 치료 6개월 후, 치료 9개월 후에 MCO가 더 증가하는 경향을 보였다. 3. ASU군과 위약군을 초진시 통증에 대한 NAS가 6미만인 경우와 6이상인 경우로 분류하여 치료 전, 치료 3개월 후, 치료 6개월 후, 치료 9개월 후를 비교시 두 군 모두 치료 3개월 후, 치료 9개월 이후에 통증이 더 감소하며, 통증의 NAS가 6이상인 경우에서 ASU군이 위약군에 비해 통증이 더 감소하는 경향을 보여 주었다. 4. 주기적 내원하에 6개월간 약물치료를 시행한 ASU군(총19명)과 위약군(총 21명)의 MCO와 통증, 관절음, 개구제한의 NAS를 비교시 각 군내에서는 임상증상의 개선이 현저하였으나, 두 군간에서는 유의한 차이가 없었다. 5. ASU군과 위약군을 이환측과 비이환측으로 분류하여 측두하악관절의 골스캔의 단순섭취율(SUR)과 coronal SPECT상에서의 온점개수(HS)를 비교시 두 군 모두에서 이환측이 비이환측에 비해 단순섭취율과 온점개수 모두 높게 나타났으며, 단순섭취율과 온점개수는 상관관계를 보여주었다. 6. 이환 및 비이환 관절 모두에서 골재형성 반응이 가장 많이 관찰되었고, 골증식체는 가장 적게 관찰되었다. 치료전후의 ASU군(총 34부위)과 위약군(총 20부위)의 과두 관절면을 비교시 ASU군에서 보다 많은 침식소견의 감소경향을 보여주었다.
골관절염은 관절 연골의 점진적인 소실, 연골하 골의 재형성 및 경화, 골증식체 형성을 포함하는 일련의 퇴행 과정에 의해 야기되는 질환으로, 측두하악관절의 과도한 사용이나 전신 질환에 의해서 야기될 수 있다. 측두하악관절 골관절염은 임상적으로는 통증으로 인한 하악운동제한, 염발음, 관절 촉진시 국소적 압통 등의 특징적 소견을 나타내며 방사선 사진 상으로 구조적 골변화가 포함되어야 확진을 내릴 수 있다. 일반적으로 측두하악관절의 평가를 위해 이용할 수 있는 기본적인 방사선 사진은 파노라마 방사선 사진, 횡두개 방사선 사진, 횡인두 방사선 사진 등의 단순 촬영이다. 그러나 이와 같은 단순 촬영은 측두하악관절의 골구조를 평가하는 데 있어 여러 한계점을 지니고 있다. 본 연구에서는 임상 검사 및 파노라마 방사선 사진을 통한 측두하악관절 퇴행성 관절질환의 진단과 전산화 단층촬영 상에 나타나는 퇴행성 골변화를 비교해보고, 하악과두의 골변화 유무를 파노라마 방사선 사진과 전산화 단층촬영을 비교하여 확인함으로써 측두하악관절 퇴행성 관절질환의 진단에 있어 임상 진단 및 파노라마 방사선 사진의 한계와 전산화 단층촬영의 유용성을 알아보았다. 측두하악관절 골관절염은 병인이 명확히 밝혀지지 않았으며 진단 및 치료에 어려움이 있다. 측두하악관절 골관절염의 확진을 위해서는 임상 검사 뿐 아니라 방사선 사진 촬영을 통해 골변화를 확인하는 것이 필요하며 단순 촬영은 여러 가지 제한점과 한계를 가지므로 측두하악관절의 골변화 유무를 확인하기 위해서는 전산화 단층촬영이 유용할 것으로 사료된다.
기계적 응력은 정상적인 발달과정 동안 조직의 항상성에 있어 중요한 역할을 한다. 기계적 응력은 치아 이동과 저작과 같은 상황을 포함한다. 치아 이동과 저작 중에 치주인대 섬유모세포는 기계적 자극을 감지하고 주위의 세포밖 물질과 생체분자 대사의 변동에 의해 반응을 보인다. 그러나 아직까지 기계적 응력 하에서 치주인대 세포에서 발현된 유전자에 관한 연구는 미비한 실정이다. 최근 기계적 응력이 초파리에 존재하는 UNC-50 유전자에 영향을 줄 수 있다고 보고되었다. 또한 UNC-50은 치은 섬유모세포와 비교해 치주인대 섬유모세포에서만 발현된다고 보고되었다. 본 연구에서는 간헐적 교정력 적용 시에 백서의 치아에서 일어나는 치근 및 치주 조직의 조직학적 변화와, UNC-50의 발현 양상을 면역조직학적 염색으로 조사하여 치주인대에서 기계적 응력과 UNC-50의 관련성을 알아보고자 하였다. Sprague-Dawely계 수컷 백서 12마리를 4마리씩 세 군으로 나누어 상악 우측 구치부에 NiTi closed coil spring을 사용하여 40 g 정도의 견인력이 발생하도록 하여 하루에 1시간씩 간헐적인 교정력을 적용한 후 1, 3, 5일 후 치주인대의 조직학적 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 조직학적 소견에서 상악 제1대구치 근심구개치근의 치근부 1/3에서 압박측은 안장측보다 더 좁은 치주인대공간을 보였고 교정력을 적용시킨 후 3일 후부터 인장측에서 백악모세포 활성으로 인한 백악질 침착이 관찰되었다. UNC-50은 인장측의 분화 중인 백악모세포에서 강한 발현을 보였다. Osteocalcin은 인장측에서 압박측에 비해 신생 백악질에 존재하는 분화 중인 백악모세포를 따라 강한 발현을 보였다. 이상의 연구결과는 UNC-50이 간헐적 교정력 즉 기계적 응력의 변화에 따른 백악모세포의 분화과정에 중요한 역할을 함을 나타낸다. 그러나 이를 명확히 하기 위해서는 교정력 적용 후 UNC-50의 세포내 신호전달과정에 대한 보완연구가 필요할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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