웅성 백서 비골의 임계크기 분절성 골 결손의 재건에서 ErhBMP-2의 carrier로써 Autoclaved autogenous bone과 Fibrin glue를 이용한 골 재생

Abstract

[한글]외상, 기형, 감염 혹은 종양의 처치로 인한 악안면부의 골 결손의 재건에 있어서 가장 좋은 예후를 보이는 것은 골생성 능력을 지니고 있는 자가골 이식으로 알려져 있으나, 공여부의 필요성으로 인하여 부가적인 합병증 또는 제한점이 존재한다. 따라서 이것을 극복하기 위하여 골 유도 인자인 Bone Morphogenetic Proteins (BMPs)를 이용한 골재생의 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 본 연구에서는 E-coli system을 이용하여 얻어진 ErhBMP-2와 함께 Autoclaved autogenous bone(AAB)과 Fibrin glue(FG)의 두 가지 서로 다른 carriers를 이용하여 웅성 백서 비골의 임계크기(6mm) 분절성 골 결손부의 골 재생을 평가하였다.Autoclaved bone은 이전에 BMP carrier로써 연구된 바가 없으나, autoclaving을 통해 감염원, 종양 세포 등의 제거가 가능하고 자가골을 이용할 경우 항원성에 대한 고려나 다른 공여부 없이 골 결손부의 정확한 즉시 재건을 가능하도록 해준다. 이는 또한 골전도능을 갖는다는 장점이 있다.반면, FG는 천연 합성물로써 BMP를 유지하고 방출하며 사용이 편리하고 생체 내 흡수와 골전도가 가능하다는 장점을 가지는 재료로 이미 몇몇 연구에서 BMP carrier로 사용된 바 있다.실험은 각각 8주령 Sprague-Dawley 백서 12마리를 대상으로 하였으며, 양측 비골에 약 6mm의 임계크기 분절성 골 결손을 형성한 후, 우측에는 rhBMP-2/carrier를 삽입하고(실험군), 좌측에는 carrier만을 삽입하였다 대조군). 실험 동물은 수술 후 2주, 4주, 그리고 8주가 지난 후에 각각 4마리씩 희생되었으며, 육안적, 방사선학적(Plain X-ray, Micro-CT imaging), 조직형태학적으로 골 재생을 관찰하였다.실험 A(AAB)의 2주 군에서 대조군은 육안적, 방사선학적으로 남아있는 골과 재위치된 AAB 사이에 골 유합이 이루어지지 않은 반면에, 실험군에서는 육안적, 방사선학적으로 이소 골 형성을 동반한 과잉의 골 재생이 관찰되었다. 한편 4주 군에서 대조군은 방사선학적으로 남아있는 골과 재위치된 AAB 사이에 방사선 투과성의 틈새가 관찰되었으나, 육안적으로 약한 섬유성 결합을 하고 있는 것을 확인할 수 있었으며, 실험군은 2주 군과 마찬가지로 과잉의 골 유합을 이루고 있었으나, 2주 군에 비하여 양적으로 많이 감소한 양상을 보였다. 8주 군에서는 대조군과 실험군 모두에서 골 유합이 관찰되었으며, 대조군을 통하여 AAB가 골전도능을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실험군에서 새로 형성된 골은 4주 군에 비하여 그 부피가 많이 줄어들고 모양도 상대적으로 일정한 양상으로 관찰되어 시간이 지남에 따라 과형성된 골의 remodeling이 이루어지는 것을 알 수 있었다.실험 B(FG)의 2주 군에서 대조군은 육안적, 방사선학적으로 골 결손 부위가 관찰되었으나, 실험군에서는 육안적, 방사선학적으로 골 결손부의 융합을 관찰할 수 있었으며, 실험 A의 2주 군에 비하여 작고 일정하게 골이 재생되었음을 확인할 수 있었다. 4주 군에서도 대조군은 2주 군과 큰 차이를 보이지 않았으나, 실험군에서는 실험 A와는 달리 2주 실험군보다 더 많은 양의 신생 골이 형성되는 것이 관찰되었다. 8주 군에서는 실험 A와 동일하게 대조군과 실험군 모두에서 골 결손부의 완전한 골 유합이 관찰되었으며, FG의 골전도능과 과형성된 골의 remodeling을 확인할 수 있었다. 조직형태학적으로 2주 실험군에서 새로 형성된 미성숙 골조직이 혈관조직과 함께 광범위하게 동시 다발적으로 발생하는 것이 실험 A, B 모두에서 관찰되었으나, 시간이 지남에 따라 바깥층은 기존의 비골과 피질골로 연결되고, 내부는 미성숙 골이 사라지면서 점차 골수강으로 바뀌어가는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 변화는 Micro-CT를 이용한 골 밀도 측정으로도 관찰할 수 있었으며, 2주 실험군에서 낮고 불규칙적인 골 밀도를 보인 신생 골이 시간이 지남에 따라 바깥쪽은 피질골화, 내부는 해면골화되면서 피질골로 둘러싸인 골수를 갖는 정상 골의 형태를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.이러한 두 가지 BMP carrier를 이용한 골 재생 실험을 통하여 FG가 AAB 보다는 국소화(localized)와 방출조절(release-controlled)의 측면에서 더욱 효과적인 carrier일 것으로 판단되지만, 공간 유지의 측면에서는 AAB가 더 큰 장점을 가진다. 임상적으로 BMP를 이용한 골결손부의 치료에서 BMP carrier로써 FG와 AAB 또는 이전에 연구되었던 ACS(Absorbable collagen sponge)와 AAB를 복합적으로 이용한다면, 빠른 치유와 함께 심미적, 기능적, 경제적으로 환자에게 도움이 될 것으로 사료된다.

[영문]