• 한국자원식물학회지
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• 제33권4호
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• pp.227-236
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• 2020

고령사회에서 노년기 건강의 큰 문제로 대두되고 있는 골다공증은 특히 폐경 후 여성들에게서 가장 그 발생빈도가 높게 나타났으며, 현재 골다공증 예방 및 치료에 사용되고 있는 약제는 대부분 골흡수 억제제로써 진행된 골소실을 회복 시킬 수는 없기 때문에 골형성 증가를 통한 골다공증 예방과 치료에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 산양삼(cultivated wild Panax ginseng, CWP)에 대한 연구는 다수가 원기회복, 자양강장 및 면역증강 효과 등에 대한 것이나 골대사에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 산양삼 추출물이 조골세포에서 골관련 유전자 발현에 미치는 영향을 확인함으로써 골다공증 예방 및 치료 효과를 갖는 천연 소재로의 활용 가능성을 검토하고자 하였다. 산양삼 추출물 처리가 조골 세포의 증식에 미치는 영향을 알아보기 위해 MTT assay를 실시하였고, MC3T3-E1 세포생존률은 FBS가 첨가되지 않은 배양액만 처리한 대조군과 산양삼 추출물을 처리한 실험군 모두에서 동일한 수준으로 나타났으며 이로써 산양삼 추출물의 안전성을 확인할 수 있었다. 또한 산양삼 추출물을 처리한 실험군과 대조군과의 세포증식률을 비교하였을 때 산양삼 추출물 50 ㎍/mL 농도 처리군에서 유의적으로 세포증식이 촉진되었으며 25 ㎍/mL과 100 ㎍/mL 농도 처리군에서도 대조군보다 높은 경향을 나타내었다. 산양삼 추출물이 조골 세포의 활성에 미치는 영향을 알아보기 위해 조골세포의 분화초기 표지인자인 ALP활성을 측정하였으며 그 결과 모든 산양삼 추출물 처리군이 대조군과 비교하여 유의적으로 높은 활성을 나타내었으며 특히 산양삼 추출물 50 ㎍/mL 농도 처리군에서 가장 높은 활성을 나타내었다. 산양삼 추출물의 농도에 따른 석회화 형성도를 확인하기 위해 무기질화된 세포의 기질을 alizarin red로 염색하였고 산양삼 추출물을 처리한 실험군과 대조군과의 석회화 형성도를 비교하였을 때 산양삼 추출물 50 ㎍/mL 농도 처리군에서 유의적으로 석회화 형성이 촉진되었으며 25 ㎍/mL과 100 ㎍/mL 농도 처리군에서도 대조군보다 높은 경향을 나타내었다. 산양삼 추출물이 MC3T3-E1 조골세포에서 골 형성 관련 유전자 발현에 미치는 영향을 확인하기 위해 Runx2, ALP, OPN, OCN등의 유전자를 정량 real-time PCR을 통해 분석하였으며 대조군과 비교하여 모든 산양삼 추출물 처리군에서 농도 의존적이고 유의적으로 골 형성 관련 유전자발현이 증가되었다. 따라서 산양삼추출물이 골 형성 관련 유전자인 Runx2, ALP, OPN, OCN 발현을 증가시켜MC3T3-E1 조골세포의 분화를 촉진하고, 골 석회화 형성 촉진에 기여하였을 것으로 사료된다. 그러나 산양삼 추출물이 골형성과 관련하여 어떠한 기전으로 유전자의 발현을 조절하였는지에 대한 유전자 및 단백질 수준의 추가적인 연구와 산양삼 추출물의 분화 촉진과 석회화 형성능이 산양삼의 사포닌계 진세노사이드 성분의 영향인지에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제21권12호
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• pp.1752-1760
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• 2011

우리나라에서 자생하고 있는 천년초는 새로운 생리활성 물질을 생산할 수 있는 소재로 각광받고 있으며, mouse calvaria 유래의 MC3T3-E1 세포는 골세포의 세포 활성과 관련된 연구에서 유용하게 이용되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 MC3T3-E1 세포를 이용하여 천년초 추출물이 세포 증식에 미치는 영향과 ALP 활성, 조골세포의 골 형성을 위한 필수 인자인 collagen 합성에 대한 영향을 검토하고 세포사의 주요 인자인 ROS 에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 각 추출물의 수율은 껍질 열수 추출물이 35.2%로 가장 수율이 높았고, 다음으로 줄기 열수 추출물, 껍질 에탄올 추출물, 씨 열수 추출물, 줄기 에탄올 추출물 순으로 나타났으며, 수율이 가장 낮은 씨 에탄올 추출물은 20.6%였다. 각 추출물의 농도(1, 10 50, $100{\mu}g/ml$)에 따른 조골세포 성장에 미치는 영향을 MTT assay로 분석한 결과, 모든 군에서 대조군과 비교하여 유의적인 증식률을 나타내었으며 특히, $100{\mu}g/ml$ 씨 열수 추출물을 첨가하였을 때, 대조군과 비교하여 가장 높은 120% 정도의 증식률을 나타내었다. 천년초 추출물이 ALP 활성에 미치는 영향을 조사한 결과, 천년초 추출물을 $10\sim50{\mu}g/ml$ 첨가하였을 때, 대조군과 비교하여 유의적으로 증가하였으며 특히, 씨 에탄올 추출물을 $50{\mu}g/ml$ 첨가하였을 때, 130% 이상의 ALP 활성을 증가시켜 조골세포의 분화에 영향을 줄 가능성이 제시 되었다. 천년초 추출물이 조골세포의 collagen 합성에 미치는 실험결과에서는 천년초 씨 열수 추출물과 씨 에탄올 추출물의 $50\sim100{\mu}g/ml$ 농도에서 높은 합성능을 나타내었으며 그 중 씨 열수 추출물 $100{\mu}g/ml$ 농도에서 가장 높은 collagen 합성능을 보였다. 천년초 추출물이 세포내 ROS생성에 미치는 영향을 실험한 결과에서는 모든 천년초 추출물 처리에 의해 농도 의존적으로 형광 강도가 감소하는 경향을 보였으며 특히, 씨 열수 추출물의 $100{\mu}g/ml$ 경우, 대조군에 비해 54% 정도 ROS가 감소되어 천년초씨 추출물이 세포 내에서 높은 항산화력이 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 천년초 추출물이 조골세포의 증식, ALP 활성, collagen 합성 및 ROS 생성 저해를 촉진하여 골 생성에 영향을 줄 수 있는 것이 확인되었으며, 추출 용매와 관계없이 씨 추출물이 가장 높은 활성을 나타내었다. 천년초 씨 중의 활성 성분 구명을 위해 향후 구체적 기작 연구와 in vivo 연구가 병행된다면, 골다공증 예방과 관련된 기능성 식품의 천연소재 개발이 가능할 것이라 사료된다.

• International Journal of Oral Biology
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• 제31권3호
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• pp.93-98
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• 2006

Biosynthetic processing of fibrillar procollagens is essential for producing mature collagen monomers that polymerize into fibrils by a self-assembly process. The metalloproteinase ADAMTS-2 is the major enzyme that processes the N-propeptide of type I procollagen in the skin and also of type II and type III procollagens. Mutations in the ADAMTS-2 gene cause dermatospraxis in animals and Ehlers-Danlos syndrome VIIC in humans, both of which are characterized by the accumulation of type I pN-collagen and the formation of abnormal collagen fibrils in the skin. Despite its importance in procollagen processing, little is known about the regulation of ADAMTS-2 expression. Here, we demonstrate that ADAMTS-2 can be regulated by 1,25-dihydroxyvitamin D3, an inducer of type I procollagen synthesis. This steroid hormone induced ADAMTS-2 mRNA ${\sim}3-fold$ in MG-63 human osteosarcoma cells and MC3T3-E1 murine osteoblastic cells. This induction was dose- and time-dependent in MG-63 cells. In contrast, secreted ADAMTS-2 protein was increased only 1.4-fold with 1,25-dihydroxyvitamin D3. Finally, 1,25-dihydroxyvitamin D3 in the presence of ascorbate increased levels of secreted ADAMTS-2 1.9-fold over ascorbate treatment alone, which did not appreciably change ADAMTS-2 expression. These data indicate that the regulation of ADAMTS-2 is coupled with the synthesis of type I procollagen through 1,25-dihydroxyvitamin D3 signaling and may involve translational or posttranslational control.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제41권5호
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• pp.227-233
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• 2011

Purpose: The aim of this study was to compare osteoblast behavior on zirconia and titanium under conditions cultured with bone morphogenetic protein-2. Methods: MC3T3-E1 cells were cultured on sandblasted zirconia and sandblasted/etched titanium discs. At 24 hours after seeding MC3T3-E1, the demineralized bone matrix (DBM) gel alone and the DBM gel with bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) were added to the culture medium. The surface topography was examined by confocal laser scanning microscopy. Cellular proliferation was measured at 1, 4, and 7 days after gel loading. Alkaline phosphatase activity was measured at 7 days after gel loading. The mRNA expression of ALPase, bone sialoprotein, type I collagen, runt-related transcription factor 2 (Runx-2), osteocalcin, and osterix were evaluated by real-time polymerase chain reaction at 4 days and 7 days. Results: At 1, 4, and 7 days after loading the DBM gel alone and the DBM gel with BMP-2, cellular proliferation on the zirconia and titanium discs was similar and that of the groups cultured with the DBM gel alone and the DBM gel with BMP-2 was not significantly different, except for titanium with BMP-2 gel. ALPase activity was higher in the cells cultured with BMP-2 than in the other groups, but there was no difference between the zirconia and titanium. In ALPase, bone sialoprotein, osteocalcin, Runx-2 and osterix gene expression, that of cells on zirconia or titanium with BMP-2 gel was much more highly increased than titanium without gel at day 7. The gene expression level of cells cultured on zirconia with BMP-2 was higher than that on titanium with BMP-2 at day 7. Conclusions: The data in this study demonstrate that the osteoblastic cell attachment and proliferation of zirconia were comparable to those of titanium. With the stimulation of BMP-2, zirconia has a more pronounced effect on the proliferation and differentiation of the osteoblastic cells compared with titanium.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제45권3호
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• pp.120-126
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• 2015

Purpose: With the significance of stable adhesion of alveolar bone and peri-implant soft tissue on the surface of titanium for successful dental implantation procedure, the purpose of this study was to apply microgrooves on the titanium surface and investigate their effects on peri-implant cells and tissues. Methods: Three types of commercially pure titanium discs were prepared; machined-surface discs (A), sandblasted, large-grit, acid-etched (SLA)-treated discs (B), SLA and microgroove-formed discs (C). After surface topography of the discs was examined by confocal laser scanning electron microscopy, water contact angle and surface energy were measured. Human gingival fibroblasts (hGFs) and murine osteoblastic cells (MC3T3-E1) were seeded onto the titanium discs for immunofluorescence assay of adhesion proteins. Commercially pure titanium implants with microgrooves on the coronal microthreads design were inserted into the edentulous mandible of beagle dogs. After 2 weeks and 6 weeks of implant insertion, the animal subjects were euthanized to confirm peri-implant tissue healing pattern in histologic specimens. Results: Group C presented the lowest water contact angle ($62.89{\pm}5.66{\theta}$), highest surface energy ($45{\pm}1.2mN/m$), and highest surface roughness ($Ra=22.351{\pm}2.766{\mu}m$). The expression of adhesion molecules of hGFs and MC3T30E1 cells was prominent in group C. Titanium implants with microgrooves on the coronal portion showed firm adhesion to peri-implant soft tissue. Conclusions: Microgrooves on the titanium surface promoted the adhesion of gingival fibroblasts and osteoblastic cells, as well as favorable peri-implant soft tissue sealing.

• Nutrition Research and Practice
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• 제1권1호
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• pp.29-35
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• 2007

Trace mineral studies involving metal ion chelators have been conducted in investigating the response of gene and protein expressions of certain cell lines but a few had really focused on how these metal ion chelators could affect the availability of important trace minerals such as Zn, Mn, Fe and Cu. The aim of the present study was to investigate the availability of Zn for the treatment of MC3T3-E1 osteoblast-like cells and the availability of some trace minerals in the cell culture media components after using chelexing resin in the FBS and the addition of N,N,N',N'-tetrakis-(2-pyridylmethyl)ethylenediamine (TPEN, membrane-permeable chelator) and diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA, membrane-impermeable chelator) in the treatment medium. Components for the preparation of cell culture medium and Zn-treated medium have been tested for Zn, Mn, Fe and Cu contents by atomic absorption spectrophotometer or inductively coupled plasma spectrophotometer. Also, the expression of bone-related genes (ALP, Runx2, PTH-R, ProCOL I, OPN and OC) was measured on the cellular Zn depletion such as chelexing or TPEN treatment. Results have shown that using the chelexing resin in FBS would significantly decrease the available Zn (p<0.05) $(39.4{\pm}1.5{\mu}M\;vs\;0.61{\pm}10.15{\mu}M)$ and Mn (p<0.05) $(0.74{\pm}0.01{\mu}M\;vs\;0.12{\pm}0.04{\mu}M)$. However, levels of Fe and Cu in FBS were not changed by chelexing FBS. The use of TPEN and DTPA as Zn-chelators did not show significant difference on the final concentration of Zn in the treatment medium (0, 3, 6, 9, $12{\mu}M$) except for in the addition of higher $15{\mu}M\;ZnCl_2$ which showed a significant increase of Zn level in DTPA-chelated treatment medium. Results have shown that both chelators gave the same pattern for the expression of the five bone-related genes between Zn and Zn+, and TPEN-treated experiments, compared to chelex-treated experiment, showed lower bone-related gene expression, which may imply that TPEN would be a stronger chelator than chelex resin. This study showed that TPEN would be a stronger chelator compared to DTPA or chelex resin and TPEN and chelex resin exerted cellular zinc depletion to be enough for cell study for Zn depletion.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제30권4호
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• pp.323-330
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• 2004

Estrogen may promote osteoblast/osteocyte viability by limiting apoptotic cell death. We hypothesize that hsp27 is an estrogen- regulated protein that can promote osteoblast viability by increasing osteoblast resistance to apoptosis. The purpose of this study was to determine the effect of estrogen treatment and heat shock on $TNF{\alpha}$ - induced apoptosis in the MC3T3-E1 cell line. Cells were treated with 0 - 100 nM $17{\beta}$ estradiol (or ICI 182780) for 0 - 24 hours before heat shock. After recovery, apoptosis was induced by treatment with 0 - 10 ng/ml TNF${\alpha}$. Hsp levels were evaluated by Northern and Western analysis using hsp27, hsp47, hsp70c and hsp70i - specific reagents. Apoptosis was revealed by in situ labeling with Terminal Deoxyribonucleotide Transferase (TUNEL). A 5 - fold increase in hsp27 protein and mRNA was noted after 5 hours of treatment with 10 - 20 nM $17{\beta}$ estradiol prior to heat shock. Increased abundance of hsp47, hsp70c or hsp70i was not observed. TUNEL indicated that estrogen treatment also reduced (50%) MC3T3-E1 cell susceptibility to $TNF{\alpha}$ - induced apoptosis. Treatment with hsp27-specific antisense oligonucleotides prevented hsp27 protein expression and abolished the protective effects of heat shock and estrogen treatment on $TNF{\alpha}$- induced apoptosis. Hsp27 is a determinant of osteoblast apoptosis, and estrogen treatment increases hsp27 levels in cultured osteoblastic cells. Hsp27 contributes to the control of osteoblast apoptosis and may be manipulated by estrogenic or alternative pathways for the improvement of bone mass.

• 한국식품영양과학회지
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• 제34권7호
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• pp.929-936
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• 2005

골조직은 골아세포, 파골세포, 골세포 등으로 구성되며, 골개조시 여러 인자가 세포증식, 분화, 활성화 및 골대사 조절에 관여한다. 이 때 조골세포의 활성은 골형 성 에 중요하므로, 본 연구에서는 MC3T3-E1 조골세포주를 이용하여 식용자원인 미역취뿌리의 조골세포의 증식과 분화활성에 미치는 영향을 조사하였다. 미역취뿌리 메탄을 추출물 및 분획물이 조골세포의 성장에 미치는 영향을 MTT검색법으로 조사한 결과, 미 역 취 뿌리 메탄을 추출물 10, 100${\mu}g/mL$ 처리시 대조군과 비교하여 각각 140, $120\%$ 증가하여 조골세포의 높은 성장률을 보였다. 미역취 뿌리 추출물 및 순차 분획물 시료가 ALP 효소 활성에 미치는 영향을 3일 간격으로 배지교환 및 시료처 리를 하면서 27일 동안 배양시간에 따른 변화를 측정하여 조사하였다 그 결과, 농도 1, 10, 100${\mu}g/mL$ 처리시 n-hexane과 chloroform분획을 제외한 나머지 분획물들이 시간이 지남에 따라 약간의 ALP활성을 증가시켰고, 메탄올 추출물은 27일째에 대조군에 비해 약 4.4배 이상, 양성 대조군에 비해 약 2배 이상 ALP 활성을 증가시켰다. 미 역취뿌리 메탄올추출물은 다시 ALP효소 염색법과 alizarin red 염색으로 조골세포의 ALP활성유도, 분화와 석회화 형성능을 재확인하였다. 따라서 미역취뿌리 추출물중 골세포의 활성을 촉진시키는 물질은 극성 에 따른 분획물보다 mothanol추출물에서 활성이 높게 나타나는 결과로 미뤄볼 때, 단일성 분에 의한 것보다 복합적 성분들의 상승 작용에 의하여 조골세포의 증식과 분화를 증진시킬 수 있다고 할 수 있다. 아울러 종래의 골질환에 좋다고 알려 진 식품과 양성 대조군에 비해 빠르게 유도하고 있어 앞으로 미역취뿌리에 대한 분자생물학 수준 등의 구체적인 연구들과 기작연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.20-20
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• 2011

It has been known that, under certain conditions, application of low-temperature atmospheric-pressure plasmas can enhance proliferation of cells. In this study, conditions for optimal cell proliferation were examined for various cells relevant for orthopaedic applications. Plasmas used in our experiments were generated by dielectric barrier discharge (DBD) with a helium flow (of approximately 3 litter/min) into ambient air at atmospheric pressure by a 10 kV~20 kHz power supply. Such plasmas were directly applied to a medium, in which cells of interest were cultured. The cells examined in this study were human synoviocytes, rat mesenchymal stem cells derived from bone marrow or adipose tissue, a mouse osteoblastic cell line (MC3T3-E1), a mouse embryonic mesenchymal cell line (C3H-10T1/2), human osteosarcoma cells (HOS), a mouse myoblast cell line (C2C12), and rat Schwann cells. Since cell proliferation can be enhanced even if the cells are not directly exposed to plasmas but cultured in a medium that is pre-treated by plasma application, it is surmised that long-life free radicals generated in the medium by plasma application stimulate cell proliferation if their densities are appropriate. The level of free radical generation in the medium was examined by dROMs tests and correlation between cell proliferation and oxidative stress was observed. Other applications of plasma medicine in orthopaedics, such as plasma modification of artificial bones and wound healing effects by direct plasma application for mouse models, will be also discussed. The work has been done in collaboration with Prof. H. Yoshikawa and his group members at the School of Medicine, Osaka University.

• 구강회복응용과학지
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• 제37권1호
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• pp.23-30
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• 2021

목적: 본연구의 목적은 다양한 산용액을 이용하여 지르코니아의 표면을 처리하여 표면의 양상과 골유착에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 연구 재료 및 방법: 준비된 지르코니아 디스크에 다양한 산용액 및 광촉매 산부식을 이용하여 표면을 처리하였다. 각 시편을 SEM으로 관찰하고, 골유착을 관찰하기 위해 MC3T3E-1 세포를 이용하여 형광염색과 역전사 중합효소 연쇄반응을 통해 평가하였다. 결과: 처리한 방법에 따라 다양한 거칠기를 보였다. 불산처리군은 표면의 거칠기가 증가하였으나 약한 네트워크 구조를 가지고 있었다. 골유착능에서는 광촉매 산부식을 시행한 군에서 더 좋은 결과를 보였다(P < 0.05). 결론: 지르코니아를 광촉매 산부식방법으로 처리할 경우 다른 산처리방법에 비해 골유착능을 높이는데 효과적일 것으로 사료된다.