임상연구 / MC3T3-E1 조골세포에서 에스트로겐이 종양괴사인자-α로 유도된 세포자연사 및 사이토카인 유전자 발현에 미치는 영향

목적 : 아폽토시스는 조골세포에서 자연발생적으로 나타나는 세포자연사의 과정으로 특정 호르몬이나 성장인자 등과 같은 생존인자가 결핍되었을 때 세포들은 자연사의 과정을 밟게되다. 이러한 과정은 폐경후 골다공증에서 병태생리학적으로 중요한 역할을 하게 된다. Estrogen은 직접적이고 중요한 영향을 주지만, 세포의 생존유지와 아폽토시스에 대한 역할은 잘 알려지지 않고 있다. 어떤 연구에서는 estrogen이 골흡수를 증가시키는 cytokine의 생성을 조절하여 골세포에 영향을 주는 것으로 추정하지만, 다른 연구에서는 골세포의 아폽토시스에 관한 영향을 발견하지 못 하였다. 따라서 Estrogen이 조골세포에서 아폽토시스를 어떻게 조절하는가를 알기 위하여 MC3T3-E1 조골세포주에 생리적 활성도가 강한 17-βestradiol을 사용하여 실험하였다. 연구 방법 : 본 실험은 Estrogen이 조골세포에서 아폽토시스를 어떻게 조절하는가를 알기 위하여 MC3T3-E1 조골세포주에 생리적 활성도가 강한 17-β estradiol을 사용하여 실험하여 TNF-α로 유도된 아폽토시스와 cytokine의 유전자발현 및 collagen생성에 estrogen이 어떠한 영향을 주는가를 밝히기 위해 고안되었다. 결과 : 1. DNA합성능은 TNF-α 자극시에는 대조군에 비하여 10-11M, 10-10M에서는 자극효과를 나타냈으나 10-9M에서는 억제효과를 나타내었다. Estrogen 첨가시 자극효과가 있으며, TNF-α, estrogen 모두 첨가시 10-10M농도까지는 자극효과가 있었으나 비교적 고농도의 10-9M에서는 estrogen에 의한 상승효과는 관찰할 수 없었다. 2. 2일간의 배양 후에는 200bp 크기의 DNA 분절화의 정도가 TNF-α 첨가시에 가장 뚜렷하였고, estrogen 첨가 시에 저하되어 있었으나 대조군의 수준으로 회복되지는 못하였다. 3. TNF-α 투여 시에는 대조군에 비하여 농도가 증가함에 따라 생존수가 감소하였으며, estrogen을 첨가할 경우 TNF-α 10-10M 까지는 생존수가 증가되었다. 그러나 TNF-α 10-9M의 고농도에서는 estrogen에 의한 증가효과는 관찰되지 않았다. 4. TNF-α 10-10M 농도에서 collagen의 합성능이 저하되었으며, estrogen 추가시에도 저하된 collagen의 합성능은 회복되지않았다. 5. TNF-α, 10-10M에서 뚜렷한 IL-1β 유전자의 발현이 증가되었으며, estrogen 첨가 시에는 감소되었다. IL-6 유전자의 발현은 대조군과 TNF-α 첨가군은 차이가 없었으나 estrogen 첨가시에 감소하였다. 결론 : MC3T3-E1 조골세포에서 estrogen은 골의 미세 환경에서 생성되어 강력한 골 흡수 촉진자로 작용하는 TNF-α에 의한 아폽토시스의 유발을 억제하는 기능을 가지고 있으며, TNF-α에 의한 cytokine의 유전자활성을 억제함을 관찰하였다. 따라서 이러한 아폽토시스의 억제기능이 estrogen의 보호효과와 관련된 하나의 기전으로 작용하여 골 개조에 영향을 줄 수 있을 것으로 사료된다.