골아세포 활성과 파골세포 활성의 균형을 통하여 인체의 골은 항상성이 유지된다. 고령화시회에서 골다공증이 문제가 되고 있으며, 골다공증의 예방과 치료를 위해 다양한 방법이 있으나, 골다공증의 발생을 완전히 예방할 수 없다. 이에 본 연구에서는 식품유래천연물질 중 조골활성 및 분화인자를 가지는 물질인 복분자 추출물을 이용하여 뼈형성세포의 증식과 분화 촉진효과를 검토하였다.
<p>인체의 골은 형성(bone modeling)과 재형성(bone remodeling) 과정을 통하여 그 항상성을 유지하게 된다. 골의 형성은 태생기부터 시작하여 골격이 성숙되어 성장이 끝나는 청장년기까지 지속되며 조골세포(osteoblast)의 활동으로 인한 골형성이 파골세포(osteoclast)의 활동으로 인한 골흡수보다 횔씬 많게 된다. 골의 재형성은 이미 성장이 끝난 후 오래된 골을 제거하고 다시 새로운 골로 대치되는 과정으로, 골 개조 단위(bone remodeling unit)에서 이러한 골아세포 활성과 파골세포 활성의 균형을 통하여 그 항상성이 유지된다. 그러나 골아세포 활성도의 약화로 골형성이 감소되거나 파골세포의 활성도가 강화되어 골의 흡수가 증가되는 경우, 또는 두 가지 요소가 동시에 작용되는 경우에 골대사 질환이 생긴다.</p> <p>골대사 질환 중 고령화사회에서 큰 문제로 대두되고 있는 골다공증은 골의 화학적 조성에는 큰 변화 없이 단위 용적내의 골량이 감소하여 경미한 충격에도 쉽게 골절을 일으킬 수 있는 질환으로 노인 특히 폐경 후 여성들에게서 가장 그 발생빈도가 높게 나타나서 골다공증의 주요원인으로 에스트로젠의 분비부족이 지적되어 왔다. 현대에서는 젋은 연령층 뿐 아니라 남자들도 골다공 증세를 많이 보이는 것으로 보고되고 있으므로, 이와 같은 골대사 불균형은 일차적으로 골아세포의 기능저하에 의한 것인지, 혹은 골흡수의 증가 즉, 파골세포의 활성도 강화에 의한 것인지 대하여는 여러 가지 이론과 주장이 제기되고 있다. 그 중 연령의 증가, 영양결핍, 운동부족, 칼슘 섭취의 부족, 유전적 요소, 약물복용, 호르몬의 영향 등을 꼽을 수 있다. 현재 골다공증의 예방과 치료에 가장 많이 이용되고 있는 방법은 estrogen이나 천연에 존재하면서 약한 estrogen활성을 나타내는 식물유래의 phytoestrogen이 폐경 후 골다공증 예방에 매우 유용하게 처방되고 있다. 그 예로서, 콩에 다량 함유된 isoflavone류 중 genistein과 diadzein 등은 estrogen 유사활성 물질로, 콩이 폐경성 골다공증을 예방 할 수 있는 것으로 보고되고 있다. 그러나 이 방법 또한 폐경성 골다공증 이외의 원인에는 제한적으로 사용되므로 칼슘보충제, vitamin D 대사산물과 thiazide diuretics 요법, calcitonin 요법, bisphosphonates 및 불소요법 등이 비폐경성 골다공증 치료에 이용되고 있으며, 성장인자를 치료와 예방법으로 사용하는 것에 대한 연구도 진행되고 있다. 또한 현재 골다공증 예방 및 치료에 사용되고 있는 약제는 대부분 골흡수를 억제하는 작용을 하기 때문에 이미 진행된 골소실을 완전히 회복할 수 없어, 궁극적인 목포인 골다공증의 발생을 완전히 예방할 수 없는 현실이다. 이에 골다공증의 예방과 치료를 위해 골형성 증가에 관한 연구가 많이 이루어지고 있으며 최근 동양의학에서 사용되던 몇몇 생약제재에 대한 효능 및 효과를 근거로 골조직재생능력에 미치는 영향 등에 대한 과학적인 접근이 시도되고 있다</p> <p>골아세포의 배양법은 골의 대사 즉 골형성 및 흡수, 골세포의 생성 및 분화 등의 연구와 각종 호르몬이나 성장인자, cytokines 등이 골대사에 미치는 효과 그리고 식품유래 천연물질의 골대사 조절물질을 검색하는데 비교적 간편하면서 유용한 방법으로 소개되고 있다. 골세포의 세포활성과 관련된 연구에서 유용하게 이용되고 있는 Mouse calvaria 유래의 MC3T3-E1 osteoblastic cello in vivo 골형성 과정 중 세포의 증식, 분화, 석회화 등 골아세포와 유사한 대사적 특징을 가지고 있으며 적절한 자극 하에 골수의 stromal cell이나 결합조직의 mesenchymal stem cell이 분화되어 생긴 것으로, 조골세포 전구체(osteoprogenitor)로부터 전조골세포 (pre-osteoblast)와 조골세포, 그리고 골내막세포(bone lining cell) 또는 골세포(osteocyte)로 분화되는 과정에 속하는 세포이다. 조골세포는 골 포면에 근접해 있으며 세포질내에 과립형질내 세망이 발달해 있고, 핵 주위로 꼴지체가 위치하며, 골지체 바깥 세포질에 사립체가 존재하며, 세포막에 당단백효소인 alkaline phosphatae (ALP)를 가지고 있다. 이 효소는 기질 특이성과 염기성 \( \mathrm{pH} \) 에서 최적의 활성을 나타내며 세포외막과 석회화 조직의 기질소포에서 높은 농도로 발견되어 석회화 과정 동안 무기인산의 운반, 세포분열이나 분화의 조절자로써 역할을 한다.</p> <p>Stein 등은 골세포 표지인자로 염기성 분해효소 활성도를 측정하여야하며, 골세포 분화의 표지인자라고 하였으므로, 본 연구에서는 이 세포를 이용한 in vitro screening system을 식품유래천연물질 중 조골활성 및 분화인자를 가지는 물질을 검색하는 방법으로 활용하였다.</p> <p>한편, 복분자(Rubus coreanus Miquel) 는 장미과의 낙엽 관목이며 6월에 검붉은 열매가 수확된다. 복분자는 식용으로 이용되고 있을 뿐만 아니라 예로부터 한방에서 약재로 사용되어지고 있어 다양한 기능성물질이 함유되어 있을 것으로 생각된다. 복분자 나무에 관한 연구로는 잎과 줄기로부터 tannin 및 flavonoids 화합물 등이 보고된 바 있으며, 미숙복분자 열매에서 gallic acid, 2,3-(S)-HHDP-D-glycopyranose, sanguin 등의 항산화 물질에 대한 연구결과들이 보고 된 바 있다. 이에 성분분석 및 항산화 활성에 대한 연구를 배경으로 조골세포에 대한 효과 및 골형성에 대한 영향을 살펴보고자 본 연구에서는 우리나라 자생 천연식용자원 중 복분자 추출물이 조골세포인 MC3T3-E1 cell을 이용하여 뼈형성세포의 증식과 분화 촉진효과를 검토하였다.</p>