백서에서의 신연 골형성술과 골절 치유과정에서의 Matrix Metallopreinase-1과 Transforming Growth Factor-β1의 발현

Abstract

목 적: 골절 치유의 과정과 신연 골형성의 과정에서 나타나는 Transforming Growth Factor-β1과 Matrix Metalloproteinase-1의 유전자 발현을 시간적, 공간적으로 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 백서의 경골 모델을 이용하여 골절 치유군과 신연 골형성군으로 나누어 절골술을 가하고 외고정기를 고정한 후 신연 골형성군에서만 술 후 7일부터 21일까지 신연을 시행 후 7일의 성숙기를 가진 후 희생하여 같은 시기의 골절 치유군과 비교하였다. 시간에 따른 MMP-1과 TGF-β1의 유전자 발현은 실시간 역전사 중합효소연쇄반응으로 정량화하고, 공간적(발현부위) 발현의 양상은 면역조직화학염색을 통하여 확인하였다. 결 과: TGF-β1과 MMP-1 유전자의 발현은 양 군 모두에서 증가하는데, TGF-β1과 MMP-1은 모두 신연기에는 골절 치유군보다 항진되었다가, 신연을 정지한 후에는 골절 치유군과 비슷한 수준으로 감소하였다. 신연 골형성군에서의 TGF-β1의 증가는 시기적으로 MMP-1의 증가 이후에 나타났다. 면역조직학적 검사에서 TGF-β1은 주로 골모세포와 혈관내피세포에 발현하는 반면 MMP-1은 주로 혈관내피세포에만 발현을 하였다. 결 론: MMP-1과 TGF-β1은 골절 치유와 신연 골형성술에서의 특정한 시간적 발현의 차이를 보이며 이러한 차이는 MMP-1에 의한 혈관신생과 TGF-β1의 발현이 연관성이 있을 개연성을 시사하는 것으로 사료되었다.

Purpose: To evaluate the temporal and spatial expression of Transforming Growth Factor-β1 and Matrix Metalloproteinase-1 in distraction osteogenesis and fracture healing models. Materials and Methods: Distraction osteogenesis was performed on the tibial diaphyses of Sprague- Dawley rats (latent period for 1 week, distraction for 2 weeks). The rats were euthanized at each week and the level of mRNA expression was assessed by real-time RT PCR and immunohistochemical staining. Results: Although the level of TGF-β1 mRNA and MMP-1 mRNA expression was increased during distraction osteogenesis and fracture healing, the level of mRNA expression was significantly higher in the distraction phase in the distraction group than in the fracture healing group at the same phase. After the distraction phase, the level of mRNA expression in both groups decreased to the base line. The peak expression of mRNA was followed by that of TGF-β1 mRNA. Immunohistochemical staining revealed that TGF-β1 was expressed mainly in the osteoblast and endothelial cells, and MMP-1 was expressed mainly in the endothelial cells of the vessel. Conclusion: There is specific time sequence in the expression of TGF-β1 and MMP-1 during fracture healing and distraction osteogenesis. These results suggest that TGF-β1 expression might be associated with the angiogenesis induced by MMP-1 expression during new bone formation.