MC3T3-E1 골모유사세포의 분화에 대한 1,25-dihydroxyvitamin D3의 효과

Abstract

의학의 발전으로 인간의 평균 수명이 늘어남에 따라 삶의 질을 유지하기 위한 여러 방법이 강구되고 있다. 그 중에서 특히 건강한 치아는 고른 영양소 섭취를 위해 중요하므로 풍요로운 삶을 영위하기 위한 필수 조건이 되었다. 하지만 여러 원인에 의해 치아를 상실한 경우에는 치과 치료를 통해 상실치를 수복해야 하는데 최근 들어 임플란트 치료가 효과적인 해결책으로써 주목을 받게 되었고 그에 따라 성공적인 임플란트 치료를 위한 치조골 재생술의 필요성이 증가되었다. Schropp 등의 보고에 의하면, 치아를 발치하고 나서 최초 3개월 동안 협, 설, 구개측치조골의 폭경이 30% 정도 감소하고 12개월 후에 원래 너비의 50% 정도가 흡수되는 것으로 알려져 있다1,2). 또한 치주질환으로 인해 치아를 상실한 경우 잔존 골질이 불량하고 임플란트를 식립하기에 치조골이 양적으로 불리한 경우가 많다. 이러한 경우 성공적인 임플란트 치료를 위해서 술 전에 치조골 재생술을 통해 충분한 양의 치조골을 확보해야 한다. 치조골 재생술에는 여러 방법이 있는데, 그 중 골유도 재생술(guided bone regeneration)이 대표적인 술식 중 하나이다3,4). 성공적인 골유도 재생술을 위한 3가지 중요한 인자는 골형성을 위한 세포 (osteogenic cell)와 골전도 역할을 하는 세포외 기질(scaffold), 그리고 골재생을 자극하는 성장인자(growth factor) 등이다5-7). 이 중 골재생 효율을 높이기 위한 성장인자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 성장인자는 골재생에 적합한 환경을 제공하고 세포신호전달 체계를 통해 이식골 주변으로 골형성 세포의 유입을 촉진하여 치조골 재생에 도움을 주는 중요한 요인이기 때문이다8). 본 연구에서는 골형성과 관련된 여러 인자중에서 비타민 D의 활성형으로 알려진 1,25-dihydroxyvitamin D3의 효과에 대해 알아보고자 하였다. 1,25-dihydroxyvitamin D3는 비타민 D의 활성형으로서 체내의 칼슘과 인 대사의 항상성을 조절하는 역할을 하며 그 외에도 체내의 골대사를 비롯한 면역작용, 항암작용 등 여러 기능을 하는 것으로 알려져 있다9). 1,25-dihydroxyvitamin D3가 활성화되는 과정을 살펴보면 우선 피부에서 합성된 7-dehydrocholesterol이 자외선을 받아 cholecalciferol(vitamin D3)로 변환되고 간에 존재하는 마이크로솜 효소에 의해 25-hydroxycholecalciferol이 된다. 그리고 나서 신장의 미토콘드리아 효소에 의해 수화(hydroxylation)되어 최종적으로 1,25-dihydroxycholecalciferol이 생성된다10,11). 최종 활성형인 1,25-dihydroxycholecalciferol은 부갑상선 호르몬 및 칼시토닌과 함게 체내의 칼슘,인 대사의 항상성 조절에 관여하게 된다. 비타민 D는 지용성 비타민 중의 하나로서 콜레스테롤로부터 생합성되고 핵내의 비타민 D 수용체와 결합하여 핵내의 유전자 발현을 조절하므로 일종의 호르몬으로 분류되고 있다. 비타민 D 수용체는 소장과 부갑상선, 신장 세포관 세포, 피부의 상피세포 등 여러 표적세포에서 발현되는데 골조직에서는 특히 골모세포계의 세포들에서 발현되며 osteocalcin, osteopontin, collagen type I과 같은 특이 단백질의 생성을 촉진한다12, 13). 하지만 비타민 D가 골모세포에 직접 작용하여 골 조직의 석회화를 촉진하는지에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 없는데, 그 이유는 체내의 복잡한 대사과정을 거쳐 일어나는 골형성 과정과 세포수준의 골형성 과정은 환경조건이 매우 다르기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 쥐의 두개골에서 유래된 MC3T3-E1 골모유사세포를 이용하여 세포수준의 조건에서 1,25-dihydroxyvitamin D3가 골형성 작용에 어떠한 효과를 나타내는지 알아보고자 in vitro 실험을 진행하였다.