웅성 백서 비골의 분절성 골 결손에서 콜라겐을 함유한 이종골 및 rhBMP-2의 국소 적용이 골 재생과 미세골 구조에 미치는 영향

Abstract

종양, 외상 등으로 인한 골 결손 시, 자가골을 이용한 재건술이 첫 번째로 고려될 수 있으나 공여부가 불충분하거나 없는 경우 자가골 이용에 제한이 따른다. 이에 계속적인 골이식재의 개발이 필요하며, 현재 여러 이종골 및 합성골, 골 형성 인자에 대한 연구가 이루어지고 있다. 골 형성 인자인 bone morphogenic protein(BMP)의 한 종류인 recombinant human bone morphogenic protein-2(rhBMP-2)는 골 치유 시 신생골 형성을 유도할 수 있는 인자로 알려져 있다. 이종골(xenogenic bone) 이식재 역시 대부분의 상황에서 자가골의 대체물로 사용 가능하며, 주로 bovine bone, porcine bone 및 coral exoskeleton이 쓰이고 있다. 본 연구는 임상 전 단계 실험의 일환으로, 돼지뼈와 돼지 피부 유래의 콜라겐으로 이루어진 이종골 및 rhBMP-2를 웅성 백서 비골의 임계크기 이상의 분절성 골 결손부에 이식하여 골 치유 양상을 비교, 평가하고자 하였다. 실험은 8주령의 Sprague-Dawley 백서 16마리를 대상으로 하였으며, 양측 비골에 약 7mm의 임계 크기 이상의 분절성 골 결손을 형성한 후 좌측에는 돼지뼈 유래의 이종골을 이식하였고, 우측에는 rhBMP-2를 absorbable collagen sponge에 흡수시켜 이식하였다. 실험 후 4주, 8주 후 경과 후에 무작위로 각각 8마리씩 희생하여 비골을 적출하였으며, 육안적, 방사선학적, 조직학적인 관찰을 시행하였다. 4주 실험군의 좌측 비골에서, 분절성 골 결손부에 이식하였던 이식재가 원래의 형태인 알갱이 모양을 유지하며 남아 있는 양상을 관찰할 수 있었다. 이식재와 비골 간의 골간 결합은 관찰할 수 없었고, 약한 섬유성 결합이 관찰되었다. 조직형태학적으로 관찰 시 골 결손 부위에서의 신생골 형성은 일부분 관찰되었고, 대식세포에 의한 골이식재의 탐식 작용을 볼 수 있었으나 염증 세포의 밀집은 관찰되지 않았다. 8주 실험군의 좌측 비골도 대체로 비슷한 소견을 보였으며, 조직형태학적으로는 섬유성 결합이 증가한 것을 볼 수 있었다.4주 실험군의 우측 비골에서, 분절성 골 결손부의 골 재생이 일어났으며 완전한 골 유합을 보였다. 일부에서는 과증식된 골이 형성되었으나 대체적인 형태는 비골의 모습을 따랐으며, 원래의 비골과의 연속성이 유지되었다. 조직형태학적으로 피질골 및 골수강이 관찰되었고 골세포 및 골아세포, 많은 조혈세포와 혈관이 확인되었다. 8주 실험군의 우측 비골도 대체로 비슷한 소견을 보였으며, 과증식된 골의 양은 대체로 4주 차보다 적으며 bone remodeling 이 일어난 양상을 볼 수 있었다. 이번 연구를 통하여, 본 실험에 사용한 이종골 이식재의 골전도능은 확인할 수 있었으나, 골유도능이 있다고 보기에는 이번 실험에서는 어려울 것으로 생각된다. 골이식재 자체의 개선 및 실험 모델의 개발이 필요할 것으로 여겨진다.