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Baicalein이 골수유래대식세포의 파골세포 분화에 미치는 효과
윤지광(Ji Kwang Yun),천윤희(Yoon-Hee Cheon),김주영(Ju-Young Kim),곽성철(Seong Cheoul Kwak),윤강휴(Kang Hue Yoon),백종민(Jong Min Baek),이명수(Myeong Su Lee),오재민(Jaemin Oh),박종태(Jongtae Park) 대한체질인류학회 2014 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.27 No.2
현대사회가 급속한 노령화 시대에 접어들면서 뼈 건강에 대한 중요성이 증가됨으로써 최근, 천연물을 이용한 골질환의 치료제를 개발하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. Baicalein은 기존에 항암, 항염증, 항산화의 효과가 있고, MC3T3-E1 조골세포주의 분화를 촉진하며, RAW264.7세포주의 분화는 억제한다는 보고가 있다. 그러나 골수유래대식세포를 이용한 파골세포 분화의 억제기전에 대해서는 정확히 알려진 바가 없다. 그리하여 본 연구에서는 골수유래대식세포의 파골세포 분화에 있어 baicalein의 억제기전을 밝히고, 골수기질세포의 조골세포 분화에 미치는 영향을 탐색하기 위한 실험을 진행하였다. 파골세포 분화를 위해 골수유래대식세포를 사용하여 분화, mRNA 및 단백질 발현을 확인하였다. 조골세포 분화를 위해 골수기질세포를 사용하여 분화, ALP활성 및 미네랄 침착능을 확인하였다. Baicalein은 골수유래대식세포에서 RANKL로 유도한 파골세포로의 분화를 세포독성 없이 농도 의존적으로 억제하였다. 억제기전으로는 Akt, JNK, PLCγ2의 인산화를 억제하였고, NF-κB의 활성화를 억제하여 파골세포 분화의 필수 유전자인 c-Fos 및 NFATc1의 발현 역시 억제하였다. 또한 TRAP, OSCAR, cathepsin K와 DCSTAMP의 mRNA 수준의 발현을 감소시켰다. 이와 더불어, baicalein이 골 형성의 기능을 갖는 조골세포의 분화를 촉진하는 효과를 골수기질세포에서 확인하였다. Baicalein은 골수유래대식세포에서 파골세포 분화를 억제하고, 동시에 골수기질세포를 이용한 조골세포 분화를 높이는 양면적인 효과를 가지는 물질로, 향후 골 소실 질환 치료제 개발에 중요 후보물질이 될 것으로 사료된다. As prediction of rapidly aging society, bone health is considered increasingly important and received more attention than ever. Bone health is regulated by balancing between bone resorptive osteoclasts and bone formative osteoblasts. Disruption of balance between bone-resorbing osteoclasts and bone-forming osteoblasts results in bone disease. Natural products have recently received much attention as an alternative tool for the development of novel therapeutic strategy. Baicalein is reported it has anti-cancer, anti-inflammatory and antioxidant effects. Baicalein also has been known that it has both promotive effect on MC3T3-E1 cell line and inhibitory effect on RAW 264.7 cell line. However, the inhibitory mechanism of baicalein using bone marrow derived macrophages (BMMs) on osteoclast differentiation remains not clear. In this study, the suppressive mechanism by baicalein on osteoblast differentiation was evaluated. Bicalein inhibited receptor activator of nuclear factor-κB ligand (RANKL)-induced osteoclast differentiation in BMMs in a dose dependent manner without any toxicity. Baicalein suppressed phosphorylation of protein kinaseB (Akt), c-Jun N-terminal kinases (JNK) and phosphoinositide-specific phospholipaseCγ2 (PLCγ2). Furthermore, Baicalein suppressed the induction of RANKL-induced c-Fos and Nuclear factor of activated T cell c1 (NFATc1), essential genes on osteoclastogenesis. In BMMs, Bicalein inhibited the mRNA expression of tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP), osteoclast-associated receptor (OSCAR), cathepsinK, dendritic cell-specific transmembrane protein (DCSTAMP). Moreover, baicalein promoted differentiation of osteoblast on bone marrow stromal cells (BMSCs). Taken together, these results suggest that baicalein has a potential for treating bone lytic diseases, such as osteoporosis, periodontitis, and rheumatoid arthritis.
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