Growth regulation of the mouse condylar cartilage by fibroblast growth factors 2,9

Abstract

[한글]하악과두 연골은 관절의 역할과 성장의 역할을 하는 연골로써 이차 연골로 알려져 있다. 이차 연골의 성장조절에 대해서는 잘 알려져 있지 않은데, 일반적으로 이차 연골의 성장은 호르몬 관련 인자보다는 기능적인 요인에 민감하게 반응하는 것으로 생각된다. 이전의 연구에서는 성장인자가 하악 과두에 성장 조절에 어떤 영향을 미치는지 알려진 바가 없었다. 그러나, 최근의 연구에서 성장인자도 하악 과두의 성장조절에 있어 중요한 역할을 한다는 연구들이 발표되었다. 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF)는 두개골 세포의 성장과 분화에 중요한 역할을 한다. 특히 섬유아세포 성장인자 2는 하악 과두의 대사 조절에 중요한 역할을 한다고 알려졌다. 그러나, 하악골에서 성장조절을 하는데 중요한 기여를 하는 섬유아세포 성장인자 수용체 2와 특별한 친화성을 보이는 섬유아세포 성장인자 9가 하악골의 성장조절에 대해서 어떤 영향을 미치는지에 관해서는 거의 연구된 바가 없다.이에 본 연구에서는 ICR mouse를 사용하여 섬유아세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF) 2와 9가 하악 과두 연골의 성장조절에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.정상적인 하악 과두 연골의 성장 관찰 결과, 출생직후부터 연골부위가 골화되어 연골부위가 감소하는 것을 관찰할 수 있었으며, 조직학적으로도 연골부위가 뚜렷하게 감소하였다.또한 섬유아세포 수용체 각각에 대해 특이한 친화성을 갖는 섬유아세포 성장인자 2와 9가 하악 과두 연골의 성장조절에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 농도 별로 배양을 시행하였으며 그 결과 두 인자 모두 연골층의 두께를 감소시킴을 관찰하였다. 특히 섬유아세포 성장인자 9에서 특징적인 증식 억제 양상을 보였다. 연골 성장 억제양상에 있어서는 조직학적으로 두 인자 간에 차이를 보였으며 섬유아세포 성장인자 9는 뚜렷하게 세포의 분열을 촉진시킨 것으로 보인다.이 결과로부터 섬유아세포 성장인자 9가 신생쥐의 과두 연골 성숙에 있어서 초기연골세포들의 증식과 성숙을 촉진하는데 매우 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다.

[영문]The mandibular condylar cartilage is known to function as an articular and growth cartilage and is considered as secondary cartilage. The growth of the secondary cartilage is supposed to be more sensitive to functional factors than hormon-like factors. Previous knowledge of the regulatory effect of growth factors on the condylar cartilage was limited, but recent experiments have indicated that growth factors also play an important role in the regulation of the metabolism of the mandibular condyle. Fibroblast growth factors (FGFs) play important roles in the control of skeletal cell growth and differentiation. Especially, FGF2 has been shown to regulate the metabolism of mandibular condyles and isolated condylar cells in vitro. But few investigations have examined the effect of FGF9 on growth regulation of the mandibular condylar cartilage.The purpose of this study was to investigate the regulatory effect of condylar cartilage growth by FGF2 and FGF9 on the mouse mandible.By analyzing the time course of normal growth of neonatal mouse, the condylar cartilage is reduced in the first week of neonatal rat. Histologically, during early postnatal life, cartilaginous zone was remarkably reduced.Experimental culture showed that FGF9 affect the growth regulation of the condylar cartilage. In gross observation of FGF-9 treated cartilages, FGF9 reduce the width of cartilage. We also found that FGF9 is more potent inducer of cartilage growth compared to FGF2. Treatments with FGF2 and FGF9 have different histologic characteristics. FGF9-treated cartilage showed that upper proliferation zone was remarkably reduced while lower hypertrophic layer did not show significant change. Whereas FGF2 treated cartilage showed relatively little change in proliferation and hypertrophic zone compared to control.From these results, FGF9 is considered to perform crucial roles that promote proliferation and maturation of condylar cartilage in early postnatal life.