LPS 및 H₂O₂로 자극한 연골세포와 MIA 유도 동물모델에서 저분자콜라겐이 퇴행성관절염에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

퇴행성관절염은 연골의 생성과 분해의 불균형으로 발생하며 통증 및 부종을 수반하여 삶의 질을 떨어트리는 만성퇴행성질환이다. 퇴행성관절염을 치료하기 위해 사용되는 약물은 장기간 복용 시 부작용을 나타내어 안전하면서 장기간 복용이 가능한 천연물 소재의 건강기능식품의 수요가 증가하고 있다. 따라서 본 연구는 퇴행성관절염에 대한 저분자콜라겐 (valine-glycine-proline- hydroxyproline-glycine-proline-al-anine-glycine; LMC, MW; 667.7 Da) 추출물의 효능을 평가하였다. 퇴행성관절염 유발을 위해 H2O2 또는 LPS 를 처리한 연골세포와 monosodium iodoacetate (MIA)가 주입된 동물모델을 통해 이를 확인하였다. 연구결과에 따르면 LMC 는 연골세포와 동물모델에서 모두 연골 분해를 감소시킴으로써 보호 효과를 나타냈다. 이는 Aggrecan, Collagen type Ⅰ, Collagen type Ⅱ, TIMP-1 및 TIMP-3, p-smad3 를 포함한 연골 조직의 동화 인자 수준을 증가시키는 동시에 MMP-3 및 MMP-13 의 인산화와 같은 이화 인자를 감소시켰다. 또한 LMC 는 연골세포와 동물모델에서 모두 염증 및 세포사멸 경로의 활성화를 효과적으로 억제했다. 이는 염증성 사이토카인 (TNF- α, IL-1β, IL-6)과 PGE2, NO 의 감소 그리고 세포사멸 (JNK, c-Fos, c-Jun, FADD, Caspase 8, Bax, Caspase 3) 및 염증 (IκBα, COX-2, p65)인자의 발현을 감소하였다. 또한 퇴행성관절염이 유도된 동물모델에서 H&E, Micro-CT, 형태학적 관찰을 통해 저분자콜라겐의 효능을 확인한 결과, 저분자콜라겐 추출물을 섭취한 동물의 골구조가 촘촘하고 연골세포가 밀도있게 배열되어 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 LMC 는 퇴행성관절염을 개선하는 천연물 소재로서 활용가치가 있을 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Osteoarthritis is a chronic degenerative disease that occurs due to an imbalance between the production and decomposition of cartilage and reduces the quality of life by accompanied by pain and swelling. Drugs used to treat osteoarthritis have side effects when taken for a long period of time, so the demand for health functional foods made from natural products that are safe and can be taken for a long time is increasing. Therefore, this study evaluated the efficacy of low-molecular-weight collagen (valine-glycine-proline-hydroxyproline-glycine-proline-al-anine-glycine; LMC) extract for osteoarthritis. This was confirmed through chondrocytes treated with H2O2 or LPS and animal models injected with monosodium iodoacetate (MIA) to induce degenerative tubular inflammation. Research results showed that LMC showed a protective effect by reducing cartilage degradation in both chondrocytes and animal models. This increases the levels of anabolic factors in cartilage tissue, including Aggrecan, Collagen type I, Collagen type II, TIMP-1 and TIMP-3, and p-smad3, while reducing catabolic factors such as of MMP-3 and MMP-13. Additionally, LMC effectively inhibited the activation of inflammatory and apoptotic pathways in both chondrocytes and animal models. This reduced inflammatory cytokines (TNF-α, IL-1β, IL-6), PGE2, NO, and reduced the expression of apoptosis (JNK, c-Fos, c-Jun, FADD, Caspase 8, Bax, Caspase 3) and inflammation (IκBα, COX-2, p65) factors. In addition, the efficacy of low-molecular-weight collagen was confirmed through H&E, Micro-CT, and morphological observation in an animal model in which degenerative arthritis was induced, and the results showed that the bone structure of animals that consumed low-molecular-weight collagen extract was dense and cartilage cells were densely arranged. Based on these results, it was confirmed that LMC has potential as a natural material to improve osteoarthritis.

Key words: osteoarthritis, chondrocytes, low-molecular-weight collagen, cartilage regeneration

목차 (Table of Contents)

• Chapter I. 문헌고찰 1
• Ⅰ. 퇴행성 관절염 (Osteoarthritis) 2
• 1. 퇴행성 관절염의 정의와 영향 2
• Ⅱ. 퇴행성 관절염의 발생 기전 3
• 1. 연골 생성 인자 3
• 2. 연골 분해 인자 3
• 3. Cytokines 4
• 4. 연골 염증 및 세포사멸 4
• Ⅲ. 저분자 콜라겐 (Low Molecular Collagen) 6
• 1. 저분자콜라겐 6
• 2. 틸라피아 주요성분 및 특성 6
• 참고문헌 7
• Chapter Ⅱ. LPS 및 H2O2로 자극한 연골세포와 MIA 유도 동물모델에서
• 저분자콜라겐이 퇴행성관절염에 미치는 영향 12
• Ⅰ. 서론 13
• Ⅱ. 재료 및 방법 15
• Ⅲ. 결과 27
• 1. 연골세포에서 저분자콜라겐 추출물의 효능평가 27
• 2. 동물모델에서 저분자콜라겐 추출물의 효능평가 44
• Ⅳ. 고찰 67
• Ⅴ. 요약 및 결론 71
• Ⅵ. 참고문헌 73
• Abstract 77
• Appendix 79