재조합 인간 BMP-2에 의해 유도되는 인간 황색 인대 세포의 골 형성능

Abstract

[한글]

인간 척추 황색 인대의 골 형성 잠재력에 대해서는 황색 인대의 비후 혹은 골화에 의해 척추관 협착증이 일어 날 수 있다는 사실이 여러 연구에서 보고됨으로써 간접적으로 증명되었다. 그리고 최근에는 시험관 내에서 퇴행된 황색 인대 세포가 조골 세포 표현형을 자발적으로 나타낸다 점이 입증되었으며, 또한 생체 실험에서도 척추 인대에 BMP-2를 주입하면 황색 인대 조직의 골화를 유도 할 수 있었다. 그러나 BMP-2의 작용에 의한 황색 인대 세포의 조골 세포화에 대한 자세한 연구는 아직 까지 시행되지 않았다. 따라서 본 실험의 목적은 BMP-2에 의한 퇴행된 황색 인대 세포의 골 형성능을 증명하고자 한다.

퇴행되고 비후한 황색 인대는 척추관 협착증에 따른 외과적 척추 감압술 시 채취하였다.

효소 소화법으로 황색 인대의 섬유세포-유사세포를 분리하였다. 재조합 인간 BMP-2는 유전자 재조합 방법으로 생산하였다. 다양한 용량의 BMP-2를 세포 배양에 적용하였고, alkaline phosphatase 활성, von Kossa 염색, Alizarin red 염색, osteocalcin 단백질의 immunocytochemistry 등을 수행하였다.

재조합 인간 BMP-2의 순수도와 활성은 조골 세포와의 배양으로 확인하였다. 재조합 인간 BMP-2를 처리한 조건에서 퇴행된 황색 인대 세포가 조골 세포 표현형을 나타냈으며, 이는 alkaline phosphatase 활성의 증가, osteocalcin 단백질 발현의 증가와 bone nodule의 형성으로 검증하였다.

재조합 인간 BMP-2는 퇴행된 황색 인대 세포에서 조골 세포 표현형을 증가시키며, 이는 생물학적으로 조작된 황색 인대를 척추 유합술에서 자가골의 대체물로서 이용할 수 있는 가능성을 제시하였다. 더욱이 황색 인대의 골 형성능은 조직 공학적인 측면에서도 의의가 있다고 볼 수 있겠다.

[영문]

Osteogenic potential of ligamentum flavum has been reported by histologic and pathophysiologic researches in spinal stenosis and other ossification of spinal ligament. Recently spontaneous expression of osteogenic phenotype from degenerated ligamentum flavum was demonstrated in-vitro study. Also in-vivo application of bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) to spinal ligament resulted in ossification of ligament. However, facilitation of osteogenesis in fibroblast from ligamentum flavum under the influence of BMP-2 has not been investigated. Hence the purpose of this experiment was to prove effect of BMP-2 on osteogenic potential of fibroblast from degenerated ligamentum flavum. Degenerated and hypertrophied ligamentum flavum was obtained from decompressive surgery of lumbar spinal stenosis. Fibroblasts were

isolated from tissue by enzymatic digestion. Recombinant human BMP-2 (rhBMP-2) was produced by DNA cloning method. Various dose of rhBMP-2 was administered to cultures. Alkaline phosphatase activity, osteocalcin mRNA expression, von Kosa stain, Alizarin red stain, immunocytochemistry were performed. Purity and biologic activity of rhBMP-2 were confirmed in cultures of osteoblasts. Under the influence of rhBMP-2, fibroblasts from degenerated ligamentum flavum showed enhanced expression of osteogenic phenotypes which were proven by increased alkaline

phosphatase activity, increased expression of osteocalcin, formation of bone nodules. rhBMP-2 upregulates osteogenic phenotype in fibroblast from degenerated ligamentum flavum, which signify possibility of biologically modified ligamentum flavum as an alternative material to autogenous bone graft. Further detail study in terms of tissue engineering should be followed.