Interleukin-1B에 의하여 치주인대세포에서 유리된 cytokine이 파골세포형성에 미치는 영향

Abstract

[한글]

교정치료시 치아의 이동은 치조골의 흡수 및 형성에 의하여 야기된다. 일반적으로 골흡수는 여러 cytokine 들에 의하여 조절되어지며, cyokine 중에서도 interleukin-1β (IL-1β)는 조골세포로부터 interleukin-6 (IL-6) 및 Granulocyte macrophage-colony stimulat

ing factor (GM-CSF)의 생성을 유도하여 골흡수를 일으킨다. 특히 IL-1β는 교정력을 가한 치아주변의 치주인대조직에서 발견되어 교정력에 의한 치조골흡수에 관여할 것으로 추측되고 있다. 일반 골조직과는 달리치조골은 조골세포 이외에 치주인대세포로 들러 싸여 있어 치주인대세포로부터 생성되는 cyokine이 교정력에 의한 치조골 촙수에 영향을 미칠 가능성이 있다. 이에 본 실험에서는 IL-1β가 치주인대세포의 골흡수 유도 cytokine 생성에 미치는 영향을 규명하고자 IL-1β가 치주인대세포의 1) IL-1β, IL-6 및 GM-CSF mRNA

발현 및 2) IL-6 및 GM-CSF 생성에 미치는 영향을 관찰하였으며, 3)IL-6가 마우스 골수세포의 파골세포 형성에 미치는 영향을 평가하였다. mRNA의 발현은 역전사 중합표소 연쇄반응법으로 확인하였으며, cytokine의 농도는 면역효소흡착법으로 측정하였다. 또한 골수세포를 배양한 다음 Cytokine에 의하여 형성된 파골세포는 tartrate 저항성 산성 인산분해효소 (Tartrate resistant acid phosphatase; TRAP)를 염색하여 확인하였으며 이들을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. IL-1β는 치주인대세포로부터 IL-1β, IL-6 및 GM-CSP mRNA의 발현을 유도하였다.

2. 0.05 ng/ml의 IL-1β로 치주인대세포를 자극한 경우 IL-6 (3167 ± 246 pg/ml)및 GM-CSF (126 ± 48 pg/ml)가 최대로 생성되었다.

3. IL-lβ (0.05 ng/ml)로 치주인대세포를 자극한 경우 IL-6 및 GM-CSF는 각각 2시간 및 4 시간 후 생성되었으며 8시간 까지 생성량이 계속 증가하였다.

4. IL-6 (100 ng/ml)는 soluble IL-6 receptor (sIL-6R, 100 ng/ml)가 있는 경우에만 TRAP양성다핵세포의 형성 (10.2 ± 2.9 개)을 증가시켰다.

이상의 결과로 미루어 IL-1β는 치주인대세포로부터 파골세포분화 촉진인자인 IL-1β, IL-6 및 GM-CSP의 생성을 유도하여 골흡수를 야기시키며, 이 과정에서 치주인대세포로부터 유리된 IL-6는 sIL-6R에 의해서만 파골세포형성을 촉진하는 것으로 생각된다. 따라서 이와 같은 IL-17에 의한 골흡수과정이 교정력에 의한 치조골 흡수와 밀접하게 연계되어 있을 것으로 추측된다.

[영문]

Tooth movement is induced by bone remodeling during orthodontic treatment. Bone remodeling is regulated by various cytokines, Especially interleukin-lβ (IL-1β)a cytosine present in periodontal ligaments of experimentally moved teeth, elicits

bone resorption, In these processes, IL-1β-induced bone resorption is mediated by interleukin-6 (IL-6) and granulocyte macrophage-colony stimulating factor (GM-CSF)secreted from osteoblasts. Periodontal ligament cells, which function as a

anchorage for tooth, lie between alveolar bone and cementum. Therefore cytokines produced in the periodontal ligament (PDL) cells may also directly affect alveolar bone resorption in orthodontic tooth movement. Here I have examined whether PDL

cells express IL-1β, interleukin-6 (IL-6) and granulocyte macrophage-colony stimulating factor (GM-CSF) mRNA and secrete those cytotines in response to IL-1β. Finally I have investigated whether IL-6 produced from PDL cells induces

osteoclastformation in mouse bone marrow cell cultures. The expression of mRNA was estimated by polymerase chain reaction (PCR). The concentration of cytokines was quantified using enzyme linked immunosorbent method and the osteoclasts in bone

marrow cultures were identified by tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) stain.

As results of these studies, IL-lβ stimulated the expression of IL-1β, IL-6 and GM-CSF mRNA in PDL cells. 0.05 ng/ml IL-lβ also induced maximum production of IL-6 and GM-CSF in these cells. After an addition of IL-lβ (0.05ng/ml), IL-6 production

increased from 2 hours to 8 hours and GM-CSF production also increased from 4 hours to 8 hours, IL-6 (100 ng/ml) increased the number of TRAP positive multinucleated cells in the presence of soluble interleukin-6 receptor (sIL-6R, 100 ng/ml). These results suggest that IL-lβ may stimulate alveolar bone resorption by inducing IL-6 and GM-CSF production in PDL cells which enhance osteoclast differentiation and IL-6 enhances osteoclast formation in the presence of sILt-6R. And this process by IL-lβ may be closely associated with alveolar bone resorption induced by

orthodontic farce.