물리적인 자극과 신경전달물질이 뼈 재형성 관련 인자에 미치는 영향 : 물리적인 자극과 신경전달물질의 관계

Abstract

인체에서 뼈는 재형성(remodeling)을 통해 항상성(homeostasis)을 유지하는 매우 민감한 영역으로, 뼈 대사(metabolism)를 조절하는 다양한 뼈 조절자(bone regulation)의 연구에 많이 집중되고 있다. 물리적 자극은 뼈 생성과 뼈 흡수 과정을 조절하여 생체 내에 뼈 기능을 유지시키는 뼈 조절자이다. 물리적 압축력이 뼈 조직에 가해졌을 때, 내부의 압력을 상승시켜 유체의 흐름을 일어나게 함으로써 세포에 유체전단응력을 주게 되며, 이로 인하여 세포 안의 미세환경을 조절하여 뼈 재형성 관련 기능 유전자에 영향을 미치는 것으로 알려졌다. 뼈 조직 내에 존재하는 신경조직에서 분비되는 신경전달물질(neurotransmitters)이 뼈 재형성에 관여하는 것으로 제시되었다. 특히 조골세포에 calcitonin gene-related peptide (CGRP) 및 vasoactive intestinal peptide (VIP)의 receptor가 발견되었으며, 뼈 재형성 관련 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 따라서 본 연구에서는 생체 내 물리적 압축력을 뼈 조직에 가하였을 때 신경전달물질의 발현과 관계가 있는지에 대해 확인하였으며, 물리적인 자극과 신경전달물질이 직접적으로 뼈 재형성 인자를 조절하는 지 확인하고자 유체전단응력과 신경전달물질을 조골세포에 함께 가하여 뼈 재형성 관련 인자들의 발현을 조절하는지 확인하고자 하였다. 연구를 위하여 생체 내 및 생체 외로 나누어 실험을 진행하였다. (1) 생체 내 물리적 자극을 쥐의 오른쪽 ulna 부위에 가하였을 때, 신경전달물질의 발현 여부를 물리적 자극이 가해지지 않은 군과 비교하여 확인하였으며, (2) 생체 외 유체전단응력과 신경전달물질을 조골세포에

가하였을 때, 뼈 재형성 관련 유전자 및 단백질의 발현에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과, 생체 내 실험에서는 물리적인 자극을 가했을 때 신경전달물질의 발현이 빈번하게 일어남을 물리적인 자극이 가해지지 않은 군과 비교하여 확인되었으며, 이는 물리적인 자극의 신호가 신경전달물질인 화학적인 신호를 자극할 수 있을 가능성을 제시하였다. 생체 외 실험에서는 신경전달물질이 물리적인 자극과 유사하게 뼈 흡수 관련 유전자 및 단백질 발현의 억제를 나타내었다. 다시 말하면, 물리적인 자극과 신경전달물질이 뼈 흡수 관련 유전자 및 단백질 발현의 억제를 나타내어 뼈 흡수 활성을 감소시킬 것으로 생각된다