• Archives of Pharmacal Research
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• 제27권1호
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• pp.99-105
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• 2004

Isoflavones have been a central subject in research on the natural phytoestrogens found in Leguminosae. Their effects on bone formation and remodeling are important in that they can act like estrogen by binding on estrogen receptors on the target cell surface. We, therefore, believed that isoflavones may help in the treatment of patients with estrogen deficiency disease such as estrogen replacement therapy (ERT) for osteoporosis. As commonly known, osteoporosis is one of the hormonal deficiency diseases, especially in menopausal women. When estrogen is no longer produced in the body a remarkable bone remodeling process occurs, and the associated events are regulated by growth factors in the osteoblast lineage. In the present study, we investigated whether isoflavones (Isocal) extracted from Sophorae fructus affect the growth factors IGF-I and TGF-$\beta$ that have been known to be related with bone formation. In the study, we found that the active control (PIII) effectively enhanced the level of nitric oxide (NO) and growth factors, and thereby inhibited osteoclastogenesis. The most efficient concentration was $10^{-8}$% within five days, whereas the comparative control (soybean isoflavone) was not as effective even at a lower concentration. In conclusion, the products which contain enriched glucosidic isoflavone and nutrient supplements such as shark cartilage and calcium can be used for osteoporosis therapy by enhancing the production of IGF-I and TGF-$\beta$. Furthermore, the NO produced through endothelial constitutive NO synthase (ecNOS) may playa role in inhibiting bone reabsorption.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제50권6호
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• pp.392-405
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• 2020

Purpose: Titanium implants are widely used in the treatment of dentition defects; however, due to problems such as osseointegration failure, peri-implant bone resorption, and periimplant inflammation, their application is subject to certain restrictions. The surface modification of titanium implants can improve the implant success rate and meet the needs of clinical applications. The goal of this study was to evaluate the effect of the use of porous titanium with a chitosan/hydroxyapatite coating on osseointegration. Methods: Titanium implants with a dense core and a porous outer structure were prepared using a computer-aided design model and selective laser sintering technology, with a fabricated chitosan/hydroxyapatite composite coating on their surfaces. In vivo and in vitro experiments were used to assess osteogenesis. Results: The quasi-elastic gradient and compressive strength of porous titanium implants were observed to decrease as the porosity increased. The in vitro experiments demonstrated that, the porous titanium implants had no biological toxicity; additionally, the porous structure was shown to be superior to dense titanium with regard to facilitating the adhesion and proliferation of osteoblast-like MC3T3-E1 cells. The in vivo experimental results also showed that the porous structure was beneficial, as bone tissue could grow into the pores, thereby exhibiting good osseointegration. Conclusions: Porous titanium with a chitosan/hydroxyapatite coating promoted MC3T3-E1 cell proliferation and differentiation, and also improved osseointegration in vitro. This study has meaningful implications for research into ways of improving the surface structures of implants and promoting implant osseointegration.

• 대한치과교정학회지
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• 제31권6호
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• pp.589-600
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• 2001

이 연구의 목적은 IGF-I의 골모세포에 대한 직접적 작용효과와 IGF-I이 섬유모세포에 작용된 후 섬유모세포에서 유리된 인자를 포함한 조절 배양액이 골모세포에 어떤 영향을 미치는지에 대해 각각 치주인대 섬유모세포와 치은 섬유모세포를 이용하여 알아본 후, 치조골의 반응을 외적자극과의 사이에서 매개하는 치주인대의 주세포군인 섬유모세포를 통한 IGF-I의 골모세포에 대한 영향을 알아보는 것이다. 이를 위해 치주인대 섬유모세포와 치은 섬유모세포를 6-8주된 백서(Sprague-Dawley rat)에서 채집하고, 골모세포는 태생 21일된 동종백서에서 채집하여 기본배양을 한 후, 각 군을 6군으로 분리하여 $1{\times}10^4$/we11, (1ml/well)세포수로 분주한 골모세포 배양접시에 IGF-I을 1,10,100ng/m1로 각각 농도를 달리하여 그 효과를 알아보았다. 각각의 군은 대조군, IGF-I을 직접 투여한 골모세포 배양군, 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 골모세포 배양군, IGF-I으로 처리한 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 골모세포 배양군, 치은 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 골모세포 배양군, IGF-I으로 처 리한 치은 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 골모세포 배양군이다. 조절배양액은 배양 36시간후(IGF-I 처리후 12시 간 배양 포함) 채집하였고, 마지막으로 IGF-I 및 조절배양액으로 처리한 후에 추가 24시간 배양한 후, Alkaline phoaphatase 활성도, Western blot 을 이용한 BMP발현, MTT를 이용한 세포증식, BCA kit을 이용한 총단백질량 측정, Western blot을 이용한 교원질 합성 계측 및 골결절의 생성을 관찰하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1 Alkaline phosphatase활성은 10, 100ng/m1의 IGF-I으로 처리한 군과 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 군, IGF-I으로 처리한 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 군에서 대조군보다 더 높게 나타났다. 10, 100ng/ml의 IGF-I으로 처리한 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 실험군에서 유의성 있게 높게 나타났다. 2. 100ng/m1농도의 IGF-I으로 직접 처리한 군에서 골모세포증식이 유의성 있게 증가하였다. 3. 총단백질량은 IGF-I투여와 상관없이 대조군, 실험군 모두 유사하였다. 4. 모든 실험군에서 BMP2,4가 발현되었고, 대조군과 유의한 차이는 없었다. 이상의 결과에서 IGF-I의 투여여부와는 상관없이 치주인대 섬유모세포가 유리하는 물질이 골모세포의 활성을 증가시키는 것으로 나타났으며, IGF-I은 고농도일때만 유의성있게 골모세포 활성을 촉진함을 알 수 있었다. 따라서 이 연구를 통하여 치주인대 섬유모세포가 골모세포활성을 촉진 시키는 작용을 가지고 있음이 확인되었다.

• 대한약리학회지
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• 제26권2호
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• pp.193-207
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• 1990

Transforming growth factor ${\beta}(TGF-{\beta})$는 많은 세포의 증식, 분화 및 여러가지 세포기능에 대해 다양한 조절기능을 갖고 있는 multifunctional polypeptide로 알려져 있다. $TGF-{\beta}$는 골기질에 상당량 존재하며 골조직 대사에 대해 광범위한 영향을 나타낸다. 여러가지 연구결과에 의해 기질과 연관된 $TGF-{\beta}$는 골세포 자체의 산물로 여겨지고 있으나 골조직세포군중 어느종류의 세포가 $TGF-{\beta}$를 형성하는지에 대해서는 논란이 되고 있다. 본 연구는 $TGF-{\beta}$를 형성하는 골조직세포를 규명하고 $TGF-{\beta}$가 서로 다른 세포들에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다. 본 실험에 필요한 특정골조직세포군을 얻기 위하여 백서태자두개관을 연속효소처리하여 수집한 골조직세포군의 생화학적 특성규명을 시행하였다. 효소 처리후 초기에 유리되는 세포는 섬유아세포의 특성을 보이며 후기에 유리되는 세포는 acid 및 alkaline phosphatase 활성과 부갑상선호르몬, calcitonin, prostaglandin $E_{2}$에 대한 c-AMP의 반응 및 교원 단백질합성등을 통해 볼때 조골세포유사세포로 보여진다. 골조직과 두개관세포 추출물의 Polyacrylamlde gel과 immunoblot analysis에 의해 골조직내에 $TGF-{\beta}$의 존재와 골세포에 의한 $TGF-{\beta}$의 생성을 확인하였다. 두개관 세포 추출물의 분석에서 모든 세포군에서 $TGF-{\beta}$가 합성되는 것을 관찰하였다. 외부에서 $TGF-{\beta}$를 가한 경우 무혈청 배지에서 골조직 증식에 대해 두가지 양상의 반응을 보였다. 조골세포 유사세포에서는 촉진하는 반응을 보였으나 섬유아세포군에서는 억제반응을 나타냈다. 반면에 교원 및 비교원 단백질 합성에 있어서는 모든 두개관세포군이 촉진반응을 보였다. 단백질 합성증가는 교원단백에 특이성이라기 보다는 일반적인 증가로 보여진다. 또한 단백질합성증가에 대한 $TGF-{\beta}$의 영향은 세포증식과의 관련성이 없는 것으로 사료된다. 결국 골세포에 의한 $TGF-{\beta}$의 생성과 여러 세포군에 대한 서로 다른 작용으로 보아 $TGF-{\beta}$는 autocrine과 paracrine 양상으로 세포기능을 조절함으로써 골조직 대사를 조절하는 중요한 기능을 발휘하는 것으로 사료된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제14권4호
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• pp.233-241
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• 2010

사람의지방줄기세포는지방조직내에존재하는 줄기세포로 얻기 쉽고, 골수줄기세포와 유사한 특징을 가지고 있다. 그러나 지방을 추출하는 과정, 공여자의 나이, 체질량, 추출 부위에 따라 세포의 특성이 달라지며, 이질적인 세포군을 얻게 된다. 따라서 본 연구에서는 허벅지 지방에서 유래한 줄기세포 특성 분석 및 중배엽, 내배엽성 세포로의 분화능을 알아보았다. 허벅지 유래 줄기세포는 골수줄기세포와 유사한 섬유아세포와 유사한 모양을 보였으며, 체외에서 56.5번의 분열을 하였고, 약 $5{\times}10^{22}$개의 세포를 얻을 수 있었다. 이들은 SCF, Oct4, nanog, vimentin, CK18, FGF5, NCAM, Pax6, BMP4, HNF4a, nestin, GATA4, HLA-ABC, HLA-DR과 같은 유전자를 발현하였으며, Oct4, Thy-1, FSP, vWF, vimentin, desmin, CK18, CD54, CD4, CD106, CD31, a-SMA, HLA-ABC 등과 같은 단백질을 발현하였다. 또한 이들은 지방, 골, 연골 세포와 같은 중배엽성 세포로 분화하였고, 더욱이 인슐린 분비세포와 같은 내배엽성 세포로도 분화하였다. 결론적으로, 사람의 허벅지 유래 줄기세포는 골수 줄기세포와 유사하게 체외에서 증식이 가능하였으며, 유전자 및 단백질 발현 패턴을 가지고 있었으며, 다양한 세포로 분화 가능하였다. 이러한 결과로 미루어 보아 허벅지 지방유래 줄기세포는 골수 줄기세포를 대체할 수 있는 세포치료제의 재료가 될 수 있을 것으로 사료된다.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제36권4호
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• pp.189-198
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• 2006

Purpose: To investigate the in vitro response of MC3T3-E1 osteoblastic cells to X-ray in the presence and absence of 2 deoxy-D-glucose (2-DG) and quercetin (QCT). Materials and Methods: The MC3T3-E1 cells were cultured in an ${\alpha}-MEM$ supplemented with 5 mM 2-DG or $10{\mu}M$ QCT and then the cells were incubated for 12 h prior to irradiation with 2, 4, 6, and 8Gy using a linear accelerator (Mevaprimus, Germany) delivered at a rate of 1.5 Gy/min. At various times after the irradiation, the cells were processed for the analyses of proliferation, viability, cytotoxicity, and mineralization. Results: Exposure of the cells to X-ray inhibited the tritium incorporation, 3-(4, 5-dimethylthiazol-2yl-)-2, 5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT)-reducing activity, and alkaline phosphatase (ALP) activity, and caused cytotoxicity and apoptosis in a dose-dependent manner of the X-ray. This effect was further apparent on day 3 and 7 after the irradiation. RA+2-DG showed the decrease of DNA content, cell viability, and increase of cytotoxicity rather than RA. ALP activity increased on day 7 and subsequently its activity dropped to a lower level. 2-DG suppressed the calcium concentration, but visual difference of number of calcified nodules between RA and RA+2-DG was not noticed. RA+QCT showed the increase of DNA content, cell viability, but decrease of cytotoxicity and subG1 stage cells in the cell cycle, and increased calcified nodules in von Kossa staining rather than the RA. ALP activity showed significant increases on day 7 and subsequently its activity dropped to a lower level. Conclusion: The results showed that the 2-DG acted as a radiosensitizing agent and QCT acted as a radiosensitizing agent respectively in the irradiated MC3T3-E1 osteoblast-like cells.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제30권2호
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• pp.375-390
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• 2000

The purpose of this study is to evaluate the expression ofIGF-I, considered as the mediator of action of estrogen, and IGF-IA and IGF-IB, alternative slicing form of IGF-I, using $17{\beta}-estradiol$ in MC3T3-E1 cells. We observed the effect on type I collagen and osteopontin gene expression and DNA synthetic activity of MC3T3-E1 cells, added by estrogen, IGF-I and combination and the interactionon proliferation and differentiation of MC3T3-E1 cells. The results were as follows :RT-PCR experiment for observing timedependantIGF-I gene expression patternshowed IGF-IA and IB gene expression in both of control and test group. In these IGF-IA gene expression was appeared predominantly. In control, IGF-I geneexpression level was maintained until 24hr and then decreased gradually. In testgroup, IGF-I gene expression level increased as time goes by. Experiment measuring DNA synthetic activity, as it is added by $17{\beta}-estradiol$, IGF-I and combination, showed that first day , there was the tendency of more increase of synthetic activity in all test group than control but no statical significance(P>0.05), and third day, there was more increase of DNA synthetic activity in $17{\beta}-estradiol$ group and combination group and it was statically significant. (P<0.005) Experiment for observing type I collagen gene expression pattern showed more increase of expression in $17{\beta}-estradiol$ group than control and no significant difference in IGF-I group and combination group. Experiment for observing osteopontin gene expression pattern showed no significant difference in control and test group. In conclusion, $17{\beta}-estradiol$ in MC3T3- E1 cells increased IGF-I gene and DNA synthetic activity simultaneously, therefore it appeared that IGF-I is related to the action of estrogen. Combination treatment of IGF-I and $17{\beta}-estradiol$ has effect on cell proliferation but this effect is lower than IGF-I or $17{\beta}-estradiol$ alone. However, combination treatment has not great effect on type I collagen or osteopontin gene expression thus little effect of cell differentiation.

• 대한치과교정학회지
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• 제33권6호
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• pp.453-463
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• 2003

본 연구는 MC3T3El 조골세포가 저산소증에 반응하여 유발될 수 있는 세포 고사조절 기전을 구명하고자 함에 목적이 있다. $2\%$ 저산소증의 조건하에서 MC3T3El 조골세포는 DNA 사다리 분절 헝성을 보였으며 형광성 염료인 Hoechst 33258로 염색된 핵 구조 형태 관찰시 시간이 지남에 따라 세포고사 현상을 관찰할 수 있었다 Pancaspase 억제제인 Z-VAD-FMK나 특정한 caspase-3 억제제인 Z-DEVD-CHO로 사전 처치하였을 경우에는 저산소증에 의한 DNA 사다리 분절형성이 농축에 비례하여 억제되었다. caspase-3류의 프로테아제(DEVDase) 활성 증가가 세포고사 중에 관찰되었으나 caspase-1 (YVADase)의 활성은 없었다. 어떤 caspase가 세포고사에 관여하는지를 확인하기 위하여 anti-caspase-3 또는 anti-caspase-6의 항체를 이용한 western blotting이 시행되었다. caspase-3의 활성산물에 해당하는 17-KDa단백질과 caspase-6의 활성산물인 20-KDa 단백질이 세포용해물에서 발생되었다. 또한 시간 경과와 더불어 caspase-6의 활동의 상징인 Lamin A의 분열을 일으켰으며, 사이토크롬 C를 cytosol로 방출하였다. 이로써 저산소증에 의한 조골세포의 고사 과정에 사이토크롬 C의 방출이 포함된 caspase의 활성이 관여한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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• 한국식품저장유통학회 2003년도 춘계총회 및 제22차 학술발표회
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• pp.22-39
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• 2003

Biological activity of phenolic compounds in seeds and leaves of safflower (Carthamu tinctorius L.) were evaluated using several in vitro and in vivo assays. Six phenolic constituents were isolated from the seeds and identified as N-feruloylserotonia, N- (p-coumaroyl)serotonin, matairesinol, 8′-hydroxyarctigenin, acacetin 7-O-$\beta$-D-glucoside (tilianine) and acacetin. Six phenolic compounds exhibited considerable antioxidative activity, and especially two serotonins showed potent DPPH radical scavenging activity and antiperoxidative activity against rat liver microsomal lipid peroxidation induced by the hydroxyl radical generated via a Fenton-type reaction. Additionally, six phenolic compounds possessed comparable cytotoxicity against three cancer cells, Hela cell, MCF-7 and HepG2 cell, and particularly acacetin and its glycosides had the most potent cytotoxicity. Moreover, we found that feeding safflower seeds attenuated bone loss, and lowered levels of plasma and liver lipids in ovariectomized rats. Serotonins, lignans and flavones stimulated proliferation of the osteoblast-like cells in a dose-dependent manner (10$^{-15}$ ~10$^{-6}$ M), as potently as E$_2$ (17$\beta$-estradiol). Particularly, serotonins were mainly responsible for bone-protecting and lipid lowering effects in ovariectomized rats. Meanwhile, eight flavonoids, including a novel quercetin-7-O-(6"-O-acetyl)-$\beta$-D-glucopyranoside and seven kown flavonoids, luteolin quercetin, luteolin 7-O-$\beta$-D-glucopyranoside, luteolin-7-O-(6"-O-acetyl)-$\beta$-D-gluco-pyranoside, quercetin 7-O- -glucopyranoside, acacetin 7-O-$\beta$-D-glucuronide and apigenin-6-C-$\beta$-D-glucopyranosyl-8-C-$\beta$-D-glucopyranoside were first isolated and identified from safflower leaf. Among these flavonoids, luteolin-acetyl-glucoside and $\beta$quercetin- acetyl-glucoside showed potent antioxidative activities against 2-deoxyribose degradation and lipid peroxidation in rat liver microsomes. Luteolin, quercetin and their corresponding glycosides also exhibited strong antioxidative activity, while acacetin glucuronide and apigenin-6, 8-di-C-glucoside were relatively less active. Finally, changes in phenolic compositions were also determined by HPLC in the safflower seed and leaf during growth stages and roasting process to produce standardized supplement powerds. These results suggest that phenolic compounds in the roasted safflower seed and leaf may be useful as potential sources of therapeutic agents against several pathological disorders such as carcinogenesis, atherosclerosis and osteoporosis.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제35권3호
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• pp.549-561
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• 2005

이 연구의 목적은 새로이 제작된 chitosan-poly(L-lactic acid)(PLLA) 다층 다공성 차폐막의 생체적합성 및 골세포활성도 및 골재생능을 평가하는 것이다. 제작된 차폐막을 24 well에 넣고 clonal osteoblast-like cell line(MC3T3-E1)을 접종한 군을 실험군으로, 차폐막을 사용하지 않은 대조군으로 하였다. 배양 1일, 7일 및 14일째에 각 well에서 세포수를 측정하였다. 주사전자현미경을 이용하여 차폐막에 부착된 세포의 형태관찰을 시행하였다. RNA 추출 및 RT-PCR을 실시한 후, agarose gel상에서 전기영동하여 조골세포 표식자인 collagen type I(COL), osteopontin(OP) 및 osteocalcin(OC) mRNA의 발현을 관찰하였다. 제작된 매트릭스의 생체적합성 및 골재생능을 관찰하기 위하여 백서의 두개골에 직경 8mm의 원형 결손부를 형성한 후 차폐막을 이식한 군을 실험군으로, 아무 것도 넣지 않은 군을 대조군으로 하여 4주 경과 후 실험동물을 희생시킨 후 조직학적관찰을 시행하였다. 시간경과에 따른 부착세포수 관찰결과, 배양 14일까지 조골세포의 수가 지속적으로 증가하였고, 주사전자현미경으로 세포의 형태 관찰결과, 배양된 세포들은 중층의 형태로 성장하면서 시간경과에 따라 세포가 응집되는 양상을 나타내었다. 관찰 기간동안 COL, OP, 및 OC mRNA의 발현이 관찰되어 배양 전 기간동안 조골세포의 형질이 잘 유지되고 있음을 알 수 있었다. 백서 두개골 결손부에 이식된 차폐막은 염증반응 없이 주위 조직과 우수한 생체적합성을 나타내었으며, 차폐막을 이식하지 하지 않은 대조군에 비해 높은 신생골 형성을 나타내었다. 이상의 관찰결과로 새로이 제작된 chitosan-PLLA 차폐막은 우수한 생체적합성 및 골재생능을 나타냄을 알 수 있었으며, 향후 이를 골조직 재생 및 치주조직유도재생 분야에 응용될 수 있을 것으로 생각된다.