홍화씨 추출물이 MC3T3-E1 조골세포의 증식과 분화에 미치는 영향

Abstract

골을 형성하는 데 관여하는 세포는 조골세포(osteoblast)와 파골세포(osteoclast)로서, 이 두 가지 세포에 의하여 골 형상이 유지되고 대사되며, 그 외 골세포와 골표면세포는 골 흡수와 형성의 균형 상태를 유지하는 골 재형성과 관련하여 골조직에 가해지는 기계적 자극을 감지하는 센서 역할을 한다[1]. 골은 조골세포와 파골세포에 의해 새로운 골이 형성되고, 오래된 골은 분해되는 동적인 대사조직으로 조골세포와 파골세포의 적절한 활성에 의해서 진행된다[2]. 골조직은 주로 수산화인회석(hydroxyapatite)의 결정구조와 아교질, 조골세포에 관여하는 비아교질성 단백질인 오스테오칼신, 세포와 골기질 간의 결합을 촉진하는 단백질인 오스테오폰틴, 골기질을 이루는 구조성 단백질인 시알로단백질 및 프로테오글리칸을 포함한 다양한 종류의 세포외기질 단백질로 구성되어 있다[1,3]. 골다공증은 조골세포에서의 골형성 관련 국소인자의 발현저하 및 파골세포에 의한 골흡수 작용의 상대적인 증가에 의해 골밀도가 낮아지는 질환이다[4-7]. 여성의 경우 폐경 후 여성 호르몬인 에스트로겐의 분비감소에 의해 골다공증의 발병율이 남성에 비해 현저히 높으며, 남성의 경우도 노화가 진행되면서 골다공증의 발병률이 증가한다[4,8]. 남성과 여성 모두 노화과정에서 파골세포 작용의 증가로 인하여 골다공증의 발병율이 증가하며, 특히 여성의 경우 폐경 이후에 에스트로겐 분비감소에 의해 골밀도의 감소 현상이 더욱 심하여 골다공증에 대한 발병률이 남성보다 현저히 높은 것으로 알려져 있어, 이에 대한 연구가 매우 활발히 진행되고 있다[4-7]. 최근 들어 골다공증 치료를 위한 에스트로겐 투여의 여러 부작용을 보완하기 위해, 한약재 및 식품 등 천연물의 활성성분을 이용한 대체 요법의 연구가 활발히 진행되고 있으며[9-13], 골다공증 예방과 치료를 위한 대체요법으로 식물성 에스트로겐(phytoestrogen)의 경구투여 또는 이를 다양 함유하고 있는 식품의 섭취가 시도되고 있다[14]. 식물성 에스트로겐에는 isoflavone, coumestan, lignan 등이 있으며 이 중 isoflavone은 골대사와 관련하여 활발히 연구가 진행 중인 대표적인 식물성 에스트로겐이다[9,14]. 홍화(Carthamus tinctorius)는 홍남화 또는 우리말로는 잇꽃이라고 하며, 국화과의 한해살이풀로서 약용식물로 알려져 있다[10,15]. 홍화는 항응혈 효과, 항염효과 및 통경효과 등이 확인된 바 있고, 동양의학에서 어혈, 냉증, 갱년기 장애를 위한 치료제로 전래되는 약제로서 골 재생효과도 있는 것으로 알려져 골다공증의 민간요법으로 사용되고 있다[15-17]. 그러나 홍화의 직접적인 골유도 여부에 관해서는 아직 정확히 알려져 있지 않으며, 골을 형성하는 데 중요한 요소인 조골세포의 증식과 분화과정에서 홍화의 생물학적 기능도 명확하게 밝혀지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 조골세포로서 생쥐 두개관 조골세포주 MC3T3-E1의 증식과 분화과정에서 홍화에 의한 세포주의 특성변화를 분석하여, 골결손 질환의 치료 및 예방을 위한 천연물 소재개발의 토대를 제공하고자 하였다.