Induction of osteoclastogenesis by Treponema denticola lipooligosaccharide

Abstract

[한글]Treponema denticola는 치주염을 일으키는 주원인 균 중의 하나로, 치주염의 대표적 증상인 치조골 손상을 야기 시킨다. T. denticola에 의한 치조골 손상 기전을 이해하기 위하여 T. denticola에서 lipooligosaccharide (LOS)를 분리한 후 이를 이용하여 생쥐 두개골과 골수세포를 사용한 혼합배양에서 파골세포 형성효과, osteoclast differentiation factor (ODF)와 osteoprotegerin (OPG)의 mRNA 발현정도를 조사하였다. 파골세포의 형성은 파골세포의 분화 표식인자인 tartrate resistant acid phosphatase (TRAP)발현 다핵 세포의 수를 세어 평가하였다. 또한 ODF 및 OPG mRNA의 발현은 RT-PCR로, prostaglandin E2 (PGE2)의 농도는 면역효소 흡착법 (ELISA)으로 평가하였다. 생쥐 두개골과 골수세포를 LOS로 4일간 처치한 결과 농도에 비례하여 TRAP에 양성인 다핵 세포가 증가하였으며, OPG mRNA의 발현은 감소, ODF mRNA의 발현은 증가함을 확인하였다. Polymyxin B는 LOS에 의한 OPG와 ODF mRNA 발현 변화를 대조군 수준으로 복원시켰다. LOS는 혼합 배양에서 PGE2의 생성을 증가시켰다. PGE2 생성 억제제인 indomethacin은 LOS에 의해 유도된 파골세포의 수를 감소시켰고, T. denticola LOS에 의한 ODF와 OPG mRNA의 발현 변화를 복원시켰다. 이상의 결과는 T. denticola LOS에 의한 파골세포의 형성이 PGE2에 의한 ODF의 증가 및 OPG의 감소에 의하여 매개됨을 시사한다.

[영문]Alveolar bone destruction is a characteristic feature of perio dontitis. Treponema denticola is known to be involved in period ontitis. To elucidate the role of T. denticola on alveolar bone destruction in periodontitis, the effects of lipooligosaccharide (LOS) from T.denticola on osteoclast formation and the mRNA expression of osteoclast differentiation factor (ODF) and osteo protegerin (OPG) were examined in a coculture system by using mouse calvaria and bone marrow cells. When the mouse calvaria and bone marrow cells were challenged with LOS (0.1-10 ㎍/㎖) for 4 days, the number of tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) -positive multinucleated cells increased in a dose-dependent manner. The expression of ODF mRNA was increased, while OPG mRNA expression was decreased. Polymyxin B reverted the effect of LOS (10 ㎍/㎖) on ODF and OPG mRNA expression to the control level. LOS (10 ㎍/㎖) stimulated prostaglandin E2 (PGE2) production in the cocultures. Adding indomethacin, an inhibitor of prostaglandin synthesis, resulted in a reduction in the number of osteoclasts induced by LOS and abrogated the effect of T. denticola LOS on ODF and OPG mRNA expression. These results suggest that T. denticola LOS stimulates osteoclastogenesis and induces up-regulation of ODF and down-regulation of OPG through a PGE2-dependent mechanism.