Immunohistochemical study on the postnatal growth changes of the cranial base and tibial cartilage

Abstract

[한글]섬유아세포 성장인자 수용체(fibroblast growth factor receptor, FGFR)는 골세포의 증식과 분화에 있어서 중요한 요소로 알려져 있다. 이러한 섬유아세포 성장인자 수용체 유전자의 돌연변이는 에이퍼트(Apert) 증후군과 크로우즌(Crouzon) 증후군 등과 같은 두개골 유합증과 골형성에 있어서 심각한 기형을 유발하는 것으로 알려져 있다. 그러나 에이퍼트 증후군 증례의 부검 보고 및 관련된 유전자 변형 동물 연구에서는 골막성 성장 외에 두개저의 연골성 골 성장에도 변화가 있음을 제시하고 있다.현재까지 섬유아세포 성장인자 및 수용체의 역할과 관련하여 주로 출생전 두개봉합 부위의 골막성 성장에 관해서는 많은 연구가 있었으나 출생후의 두개저와경골의 연골성 성장시 섬유아세포 성장인자 수용체가 어떠한 발현 양상을 보이는지에 관해서는 거의 연구된 바가 거의 없었다.이에 본 연구에서는 인류와 유사한 두개 구조를 가진 ICR mouse를 사용하여두개저와 경골 성장의 정상적인 발육 양상을 살펴보고 섬유아세포 성장인자 수용체가 두개저와 경골의 연골에서 어떠한 발현 양상을 보이고 또한 골세포의 증식의 발현 양상과 섬유아세포 성장인자 수용체간의 발현 양상을 비교 하여 어떠한 특징을 가지고 있는지 알아보고자 하였다.정상적인 두개저와 경골의 성장 관찰 결과, 두개저 성장에 있어서 출생직후에가장 뚜렷한 연골의 골화가 나타났으며 이 시기에 가장 많은 양의 성장이 일어나는것에 비해 경골의 골화는 서서히 골화가 진행됨을 관찰 할 수 있었다.섬유아세포 수용체의 발현양상에 있어 섬유아세포 성장인자 수용체1(FGFR-1)과 2(FGFR-2)는 연골 및 골 형성 부위에서 전반적으로 발현이 되었고 이는섬유아세포 수용체 인자들이 출생 후에도 각각 골 형성 및 연골 형성에 특이하게 관여하고 있음을 보여 주는 결과로 사료된다.또한 세포 핵 증식 확인 항원(PCNA)를 이용하여 성장 단계별로 관찰해 본결과 두개저와 경골 모두에서 세포의 증식정도가 시간이 경과하면서 서서히 감소하는 경향을 나타냈다. 그러나 경골에서의 세포의 증식정도는 두개저에 비해 크게 감소하는것으로 나타났다. 또한 섬유아세포 성장인자 수용체와 세포 핵 증식 확인 항원간의 발현 양상을 비교해 보았을 때 섬유아세포 성장인자 수용체2가 1보다는 연골모세포의 증식에 관여할 가능성이 높음을 추측해 볼 수 있었으나 이것은 추후의 골 세포의 분화 정도를 확인할 수 있는 골분화 표적 항체를 이용하여 좀 더 연구해야 할 과제일 것이다.

[영문]The synchondrosis of the cranial base contributes to the expansion of the ossification centers and growth of the overall skull. Therefore synchondrosis is analogous structure to the growth plates of tibia in that they allow for the rapid endochondral growth of the bone and eventually close when the bone approaches their final size. The fibroblast growth factor receptors(FGFRs), members of the tyrosin-kinase receptor family, are known to play a important role in the proliferation and differentiation of cartilaginous cells. The synchondrosis was been suggested to have a characteristic growth pattern compared with the tibia growth plate cartilage, cell alignment, pattern of proliferation differentiation and response to humoral and mechanical factors. The purpose of this study was to examine the morphological features on the cranial base and tibial cartilage also expression pattern of fibroblast growth factor receptor (FGFR)-1,-2, PCNA (proliferating cell nuclei antigen) on the synchondrosis and tibial cartilage of the postnatal mouse using an immunohistochemistry method. In the morphological study of synchondrosis and cranial base, the width of cartilage was reduced with age. The cartilage of the cranial base performed bone formation more rapidly than tibia cartilage. And the study of expression pattern of FGFR-1,-2 and PCNA showed that FGFR-1,-2 involved in the postnatal bone growth and development. When we compared the expression pattern of FGFR-2 and PCNA, we can suggest FGFR-2 might be involved in the chondrocytes proliferation. To further clarify this result, an examination by differentiation markers using the specific antibodies would be necessary.