골조직 내의 분화된 연골세포는 collagen, proteoglycan 등 연골 조직 특이 분자를 합성해 항상성을 유지하나, 이는 관절염 등의 질병 발병에 의해 파괴된다. 본 연구에서는 Sodium nitroprusside (SNP), 즉 \( \mathrm { NO } \) 의 공여체로 알려진 물질을 이용하여 관절염이 유발하는 연골세포 탈분화 메커니즘을 조사했다. 결과적으로, 관절염은 ERK라는 신호전달 경로를 조절하여 연골세포의 탈분화를 유도하며, 이 과정에서 collagen type Ⅱ과 proteoglycan의 합성이 억제되는 것이 확인되었다. 이러한 억제 작용은 SNP가 유발하는 탈분화를 더욱 증폭시킨다.
<h1>서 론</h1> <p>연골 조직은 배 발생단계에서 중간엽 세포로부터 분화하여 형성된다. 골 조직 안에 존재하는 분화된 연골 세포는 collagen, proteoglycan과 같은 연골 조직 특이적인 분자들을 합성함으로써 항상성을 유지한다. 그러나, 이러한 항상성은 관절염과 같은 관절 관련 질환의 발병에 의해 파괴된다. 관절염에 있어서 연골 조직이 파괴되는 것은 inter-leukin (IL)- \( \beta \) 와 같은 염증성 사이토카인류 및 nitric oxide (NO) 와 같은 활성산소에 의해 유도되는 탈분화와 밀접한 관련이 있다.</p> <p>Sodium nitroprusside (SNP)는 \( \mathrm { NO } \) 의 공여체로서 연골세포의 탈분화를 유도한다. \( \mathrm { NO } \) 는 일반적으로 연골 세포의 탈분화를 조절하는 중요한 매개물질로 알려져 있다. \( \mathrm { NO } \) 는 inter-leukin (IL)- \( \beta \) 등의 영향으로 합성된다. \( \mathrm { NO } \) 의 합성은 Matrix metal-loproteinases (MMPs)의 활성을 유도하고, type Ⅱ collagen 의 발현과 proteoglycan의 합성을 억제하는 것으로 알려져 있다. \( \mathrm { NO } \) 합성의 억제는 연골 조직 및 연골세포의 파괴로부터 보호 할 수 있다. \( \mathrm { NO } \) 가 유도하는 연골세포의 탈분화는 mitogen-activated protein (MAP) kinase의 아형인 extracellular signal-regulated protein kinase (ERK)와 p38에 의해 조절된다. 또한 \( \mathrm { NO } \) 생성은 protein kinase C(PKC) \( \mathrm { a } \)와 ३의 억제를 유도하여 탈분화를 유도하는 것으로 알려져 있다.</p> <p>Retinoic acid (RA)는 Vitamine A의 유도체로써 연골 조직과 골격 형성의 중요한 조절자로 알려져 있다. RA는 중간엽 세포의 연골 조직으로의 분화를 억제하고 연골세포의 탈분화를 유도하는 것으로 알려져 있다. 그러나 연골세포의 분화에 있어서 RA의 분자적 기작은 아직 명확히 알려진 바가 없다. 따라서, 본 연구에서는 탈분화의 유도 물질로 알려진 SNP를 함께 처리하여 RA가 유도하는 탈분화와 관련한 신호전달경로를 밝히고자 하였다. 그 결과, RA는 연골세포의 탈분화에 있어서 중요한 역할을 하는 ERK의 활성을 조절하여 연골세포 분화의 표지 단백질인 type Ⅱ collagen의 발현과 proteoglycan의 합성을 억제함으로써 SNP가 유도하는 탈분화를 더욱 촉진시키는 것을 확인 할 수 있었다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>Cell culture</h2> <p>2주된 New Zealand White 종의 토끼를 사용하여 무릎관절에서 연골 조직을 분리해 낸 후, \( 50 \mu \mathrm { g } / \mathrm { ml } \) 의 streptomycin, 50 units \( / \mathrm { ml } \) 의 penicillin이 함유된 Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM, Gibco-BRL, Gaithersburg, MD)에 collagenase를 \( 0.2 \% \) 가 되도록 섞어 \( 37 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 로 유지되근 \( \mathrm { CO } _ { 2 } \) in-cubator에서 7시간 동안 조직을 세포로 분리하는 작업을 시행하였다. 조직이 모두 세포로 분리되었으면 원심분리 \( (1,000 \) \( \mathrm { rpm } , \)10분)하여 단세포만을 모았다. 모은 세포를 \( 10 \% \) 의 FBS<p>(Fetal bovine serum), \( 50 \mu \mathrm { g } / \mathrm { m } \) 의 streptomycin, 50 units \( / \mathrm { ml } \)의 penicillin이 함유된 Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM, Gibco-BRL, Gaithersburg, MD)에서 \( 5 \times 10 ^ { 4 } \) cells/dish의 밀도로 배양하였다. 배양액은 이틀에 한 번 교체를 했으며, 세포 길도가 약 \( 70 \sim 80 \% \) 정도 되었을 때, 시약을 처리하였다.</p>