Anti-osteoarthritic Effects of Cartilage Extracellular Matrix in a Rat OA Model

Abstract

본 연구에서는 연골 세포외기질이 퇴행성 관절염 치료제가 되는 데 필요한 실험적 당위성을 확보하는 데에 초점을 맞췄다. 먼저, 연골 세포외기질이 주입 가능한 물질인지 알아보기 위하여 점도 측정, 주입력 측정을 진행하였다. 그리고 체내 주입되었을 때 유발될 수 있는 부작용을 예상하기 위하여 pH 측정, 세포 독성 평가, 세포 증식률 평가를 진행하였다. 연골 세포외기질이 갖는 전염증성 사이토킨 tumor-necrosis factor-α (TNF-α)에 의한 세포 자멸사 억제 효과도 연구하였다. 마지막으로, 퇴행성 관절염 동물 모델을 제작하여 연골 세포외기질의 항염증 효과와 연골 손상 억제 효과를 확인하였다.

본 연구의 목적은 돼지 유래 연골 세포외기질을 사용하여 퇴행성 관절염 개선 효과와 치료 효과를 보는 것이다. 연골 세포외기질은 제 2 형 콜라젠과 섬유 단백질, 프로테오글리칸, 히알루론산, 황산 콘드로이틴으로 이루어져 있다. 연골 세포외기질은 조직의 구분, 지지, 세포 간의 신호 전달과 같은 다양한 기능을 수행한다. 특히, 연골 세포외기질은 연골세포의 물질대사와 성장에 중요한 역할을 수행한다. 물에 녹는 연골 세포외기질은 화학적인 탈세포 과정과 효소 처리 과정을 통해서 얻을 수 있다. 연골 세포외기질 용액의 기본적인 특성을 분석하기 위하여 점도, 주입력, pH를 측정하였다. 연골 세포외기질이 뉴질랜드 토끼 연골세포에 미치는 영향을 알아보기 위하여 세포 증식률, 세포 독성 평가를 진행하였고, 연골 세포외기질의 적절한 생체적합성과 연골 세포의 증식에 미치는 긍정적인 영향을 확인하였다. 연골 세포외기질이 tumor necrosis factor-α (TNF-α)에 의한 세포 자멸사 억제 효과를 뉴질랜드 토끼 연골 세포와 사람 활막 세포를 사용하여 살펴보았다. 연골 세포외기질은 TNF-α에 의한 세포 자멸사에 대한 억제 효과가 있었고, 이는 염증 환경에서의 세포의 생존율에 영향을 미칠 수 있다. 퇴행성 관절염 랫드 모델을 사용하여 연골 세포외기질의 염증 조절과 연골 분해에 미치는 영향을 알아보았다. Monosodium iodoacetate (MIA)를 랫드의 무릎에 주입하여 관절염을 유도하였고, 2주 후에 연골 세포외기질을 동일한 부위에 주입하였다. 염증 조절과 연골 분해는 랫드의 혈청내 TNF-α, interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6), C-telopeptide of type II collagen (CTX-II)의 농도 측정과 무릎 조직 염색을 통하여 분석하였다. 동물실험 결과를 바탕으로 연골 세포외기질의 항염증 효과를 보았다. 전체적인 연구를 통하여 연골 세포외기질이 주입에 적절하며, 퇴행성 관절염 환경에서 염증 조절 효과가 있음을 확인하였다.