Inhibitory effect of artemisia asiatica on osteoclast formation induced by treponema socranskii

Abstract

Periodontal disease is an inflammatory disorder that leads to the destruction of

alveolar bone. It is thought that destruction of alveolar bone is induced by

inflammatory reaction to bacteria in periodontal lesion. Artemisia asiatica (A.

asiatica) has been used in traditional oriental medicine as an anti-inflammatory

agent, but its effect on bone tissue is not documented. To evaluate the possibility

that A. asiatica could be used as an inhibitory agent of bone destruction in

periodontitis patients, the osteoclast forming ability of Treponema socranskii,

which is an oral sipochete isolated from periodontal lesion, and the effect of A.

asiatica on osteoclast differentiation induced by T. socranskii was observed. The

osteoclast differentiation was estimated by tartrate-resistant acid phosphatase

(TRAP; osteoclast differentiation marker)-positive multi-nucleated cell formation

in a coculture system of mouse bone marrow and calvarial cells. Prostagalndin E2

(PGE2) production in coculture was measured by enzyme immunoassay system. Effect of

A. asiatica on cell viability was observed by MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-]-

2,5-diphenyl- tetrazolium bromide) assay. T. socranskii sonicates (10㎍/㎖)

stimulated the formation of TRAP-positive multi-nucleated cells and the production

of PGE2 in coculture. Indomethacin, which is an inhibitor of PGE2, partailly

reduced osteoclast forming activity of sonicates. Ethanol extract of A. asictica

(100㎍/㎖) inhibited osteoclast formation and PGE2 synthesis stimulated by T.

socranskii (10㎍/㎖) in coculture. But eupatilin, which is an ingredient of A.

asiatica did not show inhibitory effect on osteoclast formation stimulated by T.

socranskii. A. asiatica (100㎍/㎖) did not affect the viability of mouse calvarial

and bone marrow cells.

These results suggest that PGE2 dependent pathway might be involved in the

formation of osteoclast induced by T. socranskii and that A. asictica inhibits

osteoclast formation by decreasing of PGE2 synthesis stimulated by T. socranskii.

Treponema socranskii에 의해 유도된 파골세포 형성에 대한 쑥 추출물의 억제효과

연세대학교 대학원 치의학과

전승준

치주염은 치아 지지조직인 치조골이 파괴되는 염증성질환으로서 치아상실의 주된 원인이

다. 치조골 파괴는 치태세균에 대한 염증반응에 의하여 야기되는 것으로 생각되고 있다.

오래 전부터 민간요법에서 많이 사용 되어온 쑥은 항염작용이 있는 것으로 기록되어 있으

나 뼈에 대한 작용은 밝혀져 있지 않다. 쑥 추출물이 치주염 예방 및 치료의 보조법으로

서의 활용가능성을 제시하고자 먼저 치주염환자의 치태 내 존재하는 것으로 보고된 Trepo

nema socranskii의 파골세포분화 유도능을 분석한 후, 쑥 추출물이 본 세균에 의한 파골

세포형성을 억제할 수 있는지 평가하였다. 조골세포는 파골세포분화 유도인자를 생성하여

파골세포의 형성에 관여한다. 따라서 세균에 의한 파골세포 형성능 및 쑥의 파골세포분

화 억제능은 조골세포와 파골세포 전구세포를 같이 배양하는 혼합배양법을 이용하여 측정

하였으며 형성된 파골세포는 파골세포분화 표식인자인 tartrate-resistant acid phosphat

ase (TRAP) 염색을 통하여 확인하였다. 세균 및 쑥에 의한 PGE2 생성 유도능 및 억제능은

PGE2에 대한 enzyme immunoassay system을 이용하여 측정하였으며 쑥에 의한 세포독성능

은 MTT방법으로 평가하였다.

초음파 분쇄기를 통하여 분리된 T. socranskii 분쇄액을 혼합배양액에 첨가한 결과 균

분쇄액 (10㎍/ml)이 첨가된 실험군에서 파골세포의 형성이 유도되었으며 PGE2 생성도 증

가하였다. PGE2의 합성을 억제하는 indomethacin을 균 분쇄액과 함께 첨가한 경우, 균에

의한 파골세포 형성이 억제됨을 확인할 수 있었다. T. socranskii 분쇄액 (10㎍/㎖)과 쑥

추출물 (100㎍/㎖)을 동시에 첨가한 경우 균에 의하여 유도된 파골세포의 형성 및 PGE2

생성이 억제되었다. 쑥 추출물은 파골세포의 형성을 억제하는 농도인 100㎍/㎖에서 조골

세포 및 파골세포 전구세포에 대한 세포독성을 나타내지 않았다. 쑥의 주요 활성성분으로

알려진 eupatilin은 파골세포 형성을 억제하지 않았다.

이와 같은 연구결과들은 구강내에 존재하는 병원성 세균인 T. socranskii가 PGE2 관련

경로를 통하여 파골세포의 형성을 유도하며, 쑥 추출물은 본 세균에 의한 PGE2 생성을 억

제하여 파골세포형성을 억제할 가능성을 시사한다. 그러나 쑥의 주요 활성성분인 eupatil

in은 파골세포의 형성에 아무런 영향을 미치지 못하였으므로 eupatilin 이외의 다른 물질

이 파골세포 형성의 억제에 관여하는 것으로 추정되어진다.