Inhibition of periodontitis progression by non-steroidal inhibitor in osteoporosis rat model : A preclinical pilot study

Abstract

치주염은 치근 백악질, 치조골, 치주 인대(PDL)로 구성된 치주 부착 조직에 염증을 유발하는 감염성 구강 질환으로, 치주 조직의 파괴가 진행되면 치아 상실과 저작 기능 및 심미성 저하를 초래한다. 치주 부착을 회복하기 위해 조직 재생 유도, 뼈 이식, 생물학적 제제 사용 등의 치료법이 제안되었지만, 재생 치료의 예후는 결손 형태에 크게 좌우되며 특히 당뇨나 골다공증 등 기저 질환이 있으면 치유 과정이 더욱 어렵다. 예를 들어, 골다공증은 파골세포 활동 증가와 PDL 위축을 유도하여 치주염에 악영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 염증을 억제하여 손상된 치주 조직을 회복하기 위해서 NSAIDs, 저용량 독시사이클린(SDD), 비스포스포네이트와 같은 면역 조절 요법이 연구되었지만. 예상치 못한 부작용과 합병증으로 인해 임상 적용에는 한계가 있었다. 최근 연구에 따르면, T-helper-17 세포의 활동을 억제하는 내인성 스테로이드인 콜레스테롤 황산염(CS) 수치를 높여 염증을 조절하고 파골세포 활동을 억제하는 데 도움이 될 수 있음을 발표하였다. 콜레스테롤 황산염(CS)은 NF-κB 경로를 조절하여 파골세포 활동을 억제하는데, 이는 비스테로이드성 스테로이드 황산염 억제제(STS inhibitor)를 통해 체내 CS 수치를 효과적으로 높일 수 있다. 따라서, 본 연구는 스테로이드 황산화효소(STS) 억제제에 의해 증가된 콜레스테롤 황산염(CS)의 전신 수준이 골다공증이 유도된 실험쥐에서 치주질환의 염증 진행에 어떤 영향을 미치는지 조직학적으로 평가하고자 한다. 난소가 절제된 16마리의 암컷 실험 쥐를 대상으로 양쪽 상악 제 2대구치에 비흠수성 봉합사를 감아 5주간 치주염을 유발하였다. 이 기간 동안, 8마리씩 각 2그룹으로 나누어 대조군(normal-CS group; NCS)에는 일반 사료를 급여하였고, 실험군(high-CS group; HCS)에는 스테로이드 황산화효소(STS) 억제제가 혼합된 사료를 급여하였다. 5주간 치주염 유발 기간을 거친 후 두 그룹 간의 조직학적 분석을 시행하였다. 분석 지표로는 접합 상피 길이(JEL), 치조정의 높이(BCL), 그리고 치근 분지부 내 치조골 면적 비율(PBF)을 측정하였고, 각 지표의 평균 값을 계산하였다. 두 집단 간 차이는 Mann-Whitney U 검정을 통해 분석하였다. (p < 0.05). 조직학적 분석 결과, 두 그룹 모두 실험 부위에 봉합사가 잔존한 상태였으며, 봉합사 아래에서 NCS 그룹은 염증 세포가 더 두드러지게 관찰되었다. 이에 따라 HCS 그룹의 치주 인대(PDL) 조직은 상대적으로 치관 쪽에 더 위치하고 백악질이 매끄럽게 유지된 반면, NCS 그룹에서는 치조골 내 파골세포 활동과 흡수 공간이 뚜렷하게 나타났으며 백악질이 불규칙한 양상을 보였다. 두 그룹 간의 계측 분석 결과, 모든 지표에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 접합 상피 길이(JEL)는 HCS 그룹이 NCS 그룹에 비해 유의하게 더 낮은 값을 보였으며(NCS 그룹 0.36 ± 0.10 mm, HCS 그룹 0.24 ± 0.07 mm), 치조정 정점까지의 길이(BCL)도 유의하게 낮은 값이 나타났다(NCS 그룹 0.70 ± 0.14 mm, HCS 그룹 0.51 ± 0.06 mm). 또한, 치근 분지부 내 치조골 면적 비율(PBF)은 HCS 그룹이 NCS 그룹보다 유의하게 높았다(HCS 그룹 46.50 ± 5.14%, NCS 그룹 34.68 ± 7.14%). 결과적으로 골다공증이 유도된 쥐에서 스테로이드 황산화효소(STS) 억제제 투여시 치조골 흡수 및 치주낭 형성이 나타나지 않았다, 따라서, 스테로이드 황산화효소(STS) 억제제 투여는 콜레스테롤 황산염(CS)의 전신 수준을 증가시켜 치주염 유발 및 치주 조직의 파괴를 억제할 수 있음을 시사한다.

Purpose: To investigate the effect of host modulation by increasing the systemic level of cholesterol sulfate (CS) progress of periodontitis in osteoporosis-induced rats. Materials and Methods: Sixteen ovariectomized female Sprague-Dawley rats were included in the study, in which periodontitis was induced by applying non-resorbable suture material around the maxillary second molars on both sides for 5 weeks. During this period, the animals were fed either irosustat-mixed feed (HCS group, n = 8) or normal feed (NCS group, n = 8). Block specimens were collected 5 weeks after induction of periodontitis, and histological outcomes were compared between the two groups. Statistical significance was set as p < 0.05. Results: The HCS group showed significantly lower values compared to the NCS group in terms of the distance between the cemento-enamel junction (CEJ) and the apical end of junctional epithelium at proximal site (JEL; 0.36 ± 0.10 mm, 0.24 ± 0.07 mm in the NCS and HCS groups, respectively), and the distance between the CEJ and the alveolar bone crest at proximal site (BCL; 0.70 ± 0.14 mm, 0.51 ± 0.06 mm in the NCS and HCS groups, respectively). The areal percentage of the alveolar bone in the furcation area (PBF) was significantly higher in the HCS group (46.50 ± 5.14%) than in the NCS group (34.68 ± 7.14%). Conclusions: Irosustat administration may inhibit periodontitis-induced periodontal tissue destruction by increasing systemic levels of CS.