(-)-Epigallocatechin gallate (EGCG) induces apoptosis in osteoclasts differentiated from RAW 264.7 cells via caspase activation

Abstract

[한글]

치조골 흡수는 치주질환의 특징적인 양상이며, 골의 무기질과 유기질의 제거가 일어나는데, 이러한 과정에는 파골세포가 주로 관여한다. (-)-epigallocatechin gallate (EGCG)는 녹차의 주된 성분으로서, 파골세포의 apoptosis를 유도하고 다양한 형태의 종양 세포에서 caspase 활성화를 조절하는 것으로 보고 되었다.본 연구에서는 파골세포의 생존에 미치는 EGCG의 억제 효과를 조사하였다. 또한, EGCG가 caspase 활성화를 통해 파골세포의 apoptosis를 유도하는지를 조사하였다.EGCG가 파골세포의 생존에 미치는 효과는 RAW 264.7 세포로부터 분화된 파골세포에서 tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) 염색에 의해 조사하였으며, DNA fragmentation 분석을 사용하여 EGCG에 의해 파골세포의 apoptosis가 일어나는지 평가하였다. EGCG에 의한 파골세포의 apoptosis에 caspase가 관여되는지의 여부는 통상적인 caspase 억제제인 Z-VAD-FMK를 처리함으로써 평가하였다. 또한, caspase-3의 활성화에 미치는 EGCG의 효과는 colorimetric activity assay와 western blotting을 시행하여 조사하였다.EGCG의 처리는 RAW 264.7 세포로부터 분화된 파골세포의 생존을 농도가 증가함에 따라 더욱 억제하였다. 또한, EGCG의 처리는 RAW 264.7 세포로부터 분화된 파골세포에서 DNA Fragmentation을 초래하고, caspase-3의 활성화를 유도하여, EGCG가 파골세포의 apoptosis를 유도하는 것으로 보여 졌다. 더하여, 통상적인 caspase 억제제인 Z-VAD-FMK의 부가적인 처리는 이러한 EGCG의 효과들을 감소시켰다.이상의 결과에서 볼 때, EGCG가 caspase 활성화에 의한 apoptosis를 통해 파골세포 생존을 억제하므로, 치조골 흡수를 억제할 수 있을 것으로 사료되며, 이러한 EGCG의 작용은 치주염 같은 골 질환의 치료를 위한 치료제 개발에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.

[영문]Alveolar bone resorption is a characteristic feature of periodontal diseases and involves the removal of both the mineral and the organic constituents of the bone matrix, a process mainly caused by multinucleated osteoclast cells. (-)-Epigallocatechin gallate (EGCG), the main constituent of green tea polyphenols, has been reported to induce the apoptotic cell death of osteoclasts and modulate caspase activation in various tumor cells.In the present study, we investigated the inhibitory effect of EGCG on osteoclast survival and examined if EGCG mediates osteoclast apoptosis via caspase activation.The effect of EGCG on osteoclast survival was examined by tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) staining in osteoclasts differentiated from RAW 264.7 cells. In addition, we evaluated the apoptosis of osteoclasts by EGCG using a DNA fragmentation assay. Involvement of caspase in EGCG-mediated osteoclast apoptosis was evaluated by treatment with a general caspase inhibitor, Z-VAD-FMK. Moreover, the effect of EGCG on the activation of caspase-3 was assessed by a colorimetric activity assay and western blotting.EGCG significantly inhibited the survival of osteoclasts differentiated from RAW 264.7 cells in a dose-dependent manner and induced the apoptosis of osteoclasts. Treatment with EGCG resulted in DNA fragmentation and induced the activation of caspase-3 in RAW 264.7 cell-derived osteoclasts. Additional treatment with Z-VAD-FMK suppressed these effects of EGCG.From these findings, we could suggest that EGCG might prevent alveolar bone resorption by inhibiting osteoclast survival through the caspase-mediated apoptosis.