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The Effects of Ganoderma lucidum Extract on Osteoblast in Rat Fetus Calvarial Cells
The Effects of Ganoderma lucidum Extract on Osteoblast in Rat Fetus Calvarial Cells
The Journal of Oriental Obstetrics and Gynecology. 2014. Apr, 27(2): 23-33
Copyright © 2014, The Society of Korean Medicine Obstetrics and Gynecology
  • Received : April 04, 2014
  • Accepted : May 05, 2014
  • Published : April 30, 2014
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About the Authors
은혜 정
동열 유
Abstract
Objectives:
In this study, the author aimed to evaluate the effect of EtOH extract of Ganoderma lucidum (GLE) on osteoblast proliferation in rat fetus calvarial cells.
Methods:
The osteoblast separated from rat fetus calvariae was cultivated for 6~21 days and evaluated the cell function. After the addition of GLE on the culture medium, we determined the effect of GLE on the cell viability, cell proliferation, bone matrix protein synthesis, alkaline phosphatase (ALP) activity, collagen synthesis and calcified nodule formation of the cultivated osteoblast.
Results:
GLE did not change the survival rate of rat calvarial osteoblast. GLE increased the proliferation of rat calvarial osteoblast. GLE increased ALP activity of rat calvarial osteoblast. GLE increased bone matrix protein synthesis of rat calvarial osteoblast. GLE increased collagen synthesis of rat calvarial osteoblast. GLE slightly affected calcified nodule formation of rat calvarial osteoblast.
Conclusions:
This study suggests that Ganoderma lucidum might improve the osteoporosis resulted from augmentation of osteoblast proliferation.
Keywords
Ⅰ. 서 론
골다공증은 대표적인 노인성 질환의 하나로 골강도가 감소되어 골절 위험이 증가되는 상태를 정의하는 것으로 1) , 인구의 고령화로 인해 전 세계 보건학적으로 중요한 질환이 되고 있어 그 예방과 치료에 사회적 관심이 증대되고 있다 2) . 2010년 국민건강영양조사에 따르면 50세 이상의 여성 가운데 약 34.9%, 70대 이상의 남녀 전체의 47.8%가 골다공증 환자인 것으로 조사되었다 3) . 골다공증은 여러 합병증을 야기하는데, 그 중 가장 심각한 합병증은 고관절 골절이며 4) , 강 등 5) 은 골다공증으로 고관절 골절이 생길 경우 사망률은 약 2.85배 증가한다고 보고하였다.
일반적으로 뼈에는 칼슘의 흡수를 담당하는 파골세포와 침착과정을 담당하는 조골세포가 균형을 이루고 있으나, 골다공증에서는 골 침착의 감소와 골 흡수의 증가로 인해 골대사의 불균형이 나타난다 1) . 특히 골다공증 유병률은 평균 50세인 폐경기 이후 급격히 증가하는데 이는 폐경 후 에스트로겐 결핍상태로 인하여 조골세포의 수명을 단축시키고 파골세포의 수명과 활성도가 증가되기 때문이다 1,6) . 그러므로 폐경기와 노년기의 골다공증에서 조골세포의 기능을 활성화 시키는 것은 골다공증을 예방하고 치료하는데 중요하다고 할 수 있다 7) .
골다공증 치료 약제는 골흡수 억제제와 골형성 촉진제로 나뉘는데 8) , 각각 비스포스네이트와 9,10) 부갑상선 호르몬제가 주로 사용되고 있다 11) .
한의학에서는 ≪素門・宣明五氣論≫ 12) 에 “骨屬腎”이라고 하였고, ≪素門・五藏生成論≫ 12) 에서는 “腎之合, 骨也”라고 하여 腎 과 骨과의 밀접한 관계를 논하였다. 또한 ≪素門・上古天眞論≫ 12) 에서 남성은 “六八… 天癸竭, 腎氣衰, 形體皆極, 八八, 則齒髮去”라고 하였으며, 여성은 “七七, 任脈虛, 太衝脈衰小, 天癸竭, 地道不通, 故形壞而無子也”라고 하였는데 이는 여성과 남성의 노화에 대하여 말한 것으로 腎氣와 밀접한 관계를 가진 天癸가 竭해짐에 따라 외형과 골격에 있어서의 쇠약해짐을 표현한 것이다 6) . 따라서 腎虛하면 骨과 骨髓도 약해지는 것으로, 이는 현대 의학적으로 에스트로겐의 결핍으로 인한 폐경기 골다공증과 조골세포에 의한 골 생성 능력이 저하되어 발생하는 노인성 골다공증과 유사한 것으로 생각된다 8,14).
靈芝( Ganoderma lucidum )는 性味가 平하고 甘微苦하며 無毒하여 養心安神, 補氣益血, 止咳平喘하는 효능이 있으며, ergosterol, ricinoleeic acid, fumaric acid 등의 유기산, glucosamine, 다당류, 수지, mannitol 등을 함유하고 있다 15) . ≪神農本草經≫ 16) 에서는 靈芝를 赤芝, 黑芝, 紫 芝 등이라 칭하여 益腎氣, 益精氣하며 堅筋骨한다고 하였다. 최근 연구결과에서도 靈芝는 간 보호 작용 노화억제 및 기억력 개선 효과 등이 보고되었으며, 항암작용도 있는 것으로 밝혀졌지만 17-19) , 골에 대한 효능이나 골다공증 치료제로서의 가능성에 대한 연구보고는 아직 접하지 못하였다.
이에 저자는 한의학적으로 益腎氣, 益精氣하여 堅筋骨하며 16) 滋養强壯의 효과가 있으며 20) 실험연구에서도 노화억제에 효과가 있는 것으로 나타난 17-19) 靈芝가 腎虛로 인한 폐경기 및 노년기 골다공증에 효과가 있을 것이라 판단하여, 靈芝 에 탄올 추출물이 조골세포의 생존율과 조골세포의 분열능에 미치는 영향을 관찰하고, 조골세포에 의한 alkaline phosphatase 활성, bone matrix protein(골기질 단백질) 합성, collagen 생합성 및 calcified nodule 생성에 미치는 영향을 평가한 결과 유의한 성적을 얻었기에 보고하는 바이다.
Ⅱ. 실 험
- 1. 재 료
- 1) 동 물
실험동물은 임신한 암컷 Sprague-Dawley (SD)系 rat를 대한바이오링크에서 구입하여 실험실에 적응시킨 후 사용하였다. 실험기간동안 고형사료와 물을 충분히 공급하여 자유롭게 섭취하도록 하였다.
- 2) 약 재
靈芝( Ganoderma lucidum )는 대전대학교 둔산 한방병원에서 구입한 것을 정선하여 사용하였다.
- 2. 방 법
- 1) 검액제조
靈芝 100 g에 30% EtOH 500 ml를 가하고 6시간 이상 가열하여 환류추출 하였다. 여과지를 이용하여 여과한 다음, 여액을 evaporator(EYERA, Japan)을 이용하여 감압 농축한 후 동결 건조하여 실험 대상에 적용할 때까지 냉동보관 하였다. 냉동 보관된 추출 분말을 배지에 녹인 후 pore size 0.45 μm의 여과지에 통과시켜 靈芝 에탄올 추출물( Ganoderma lucidum extract, GLE)을 만들어 실험에 사용하였다.
- 2) 약물처리
실험은 3개군, 즉 (1) 정상 대조군(Normal control ; C), (2) 1 μg/ml의 靈芝 추출물을 투여한 군(GLL), (3) 10 μg/ml의 靈芝 추출물을 투여한 군(GLH)으로 나누어 시행하였다.
- 3) Fetal calvarial cell culture
임신 21일 된 쥐의 자궁을 절개하여 fetus를 꺼낸 후, 후두부를 절개하고 calvarie 를 적출하였다. Calvarie에 붙어있는 결체 조직을 제거하고, Hank's balanced salt solution(HBSS)로 세척했다. Calvarie를 1.5 ml의 collagenase, trypsin, 0.5 mM ethylene diamine tetraacetic acid(EDTA) 용액에 넣어 37℃에서 반응시켰다. 상등액을 취하여 500 rpm에서 원심분리하여 침전된 calvarial cell을 얻었다. Phosphate buffered saline(PBS)에 재현탁하여 1,500 rpm에서 원심분리하여 세척한 후, 이를 Dulbecco’s modified eagle’s medium(DMEM) 배지에 넣어 현탁한 후 37℃, 5% CO 2 에 서 배양하였다. 상등액을 제거하고 남은 calvarie에 다시 1.5 ml의 효소를 넣고, 상기 반응을 수회 반복하였다. 세포의 배지는 3일에 한 번씩 교환하였다. 배양한 세포는 2주 후 trypsin 처리하여 세포수를 측정한 후 실험에 사용하였다.
- 4) 조골세포 생존율 측정
GLE를 첨가하여 3일간 배양한 후 조골 세포에 대한 MTT assay를 시행하였다. Cell suspension을 hemocytometer를 사용하여 counting한 다음, 96 well plate의 각 well 에 cell 부유액 180 μl를 넣고, GLE를 PBS에 녹인 후 농도별로 각 well에 첨가 한 후 incubation하였다. 3일 후 GLE를 제거하고, 각 well에 MTT solution을 100 μl씩 첨가하고 4시간 동안 incubation시킨 후 MTT 희석액을 조심스럽게 제거하였다. 각 well에 100 μl의 DMSO를 첨가하여 15-20분간 plate shaker로 흔들어 준 후, ELISA reader를 사용하여 wave length 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 5) 조골세포의 분열능 측정
Subculture를 통하여 조골세포가 1~3×10 5 cells/well이 되도록 24well plate에 seeding 하였으며, 6일간 배양한 세포의 수를 세기 위하여 세포의 배지를 제거하고, HBSS 로 세포를 세척하였다. 이후 collagenase, trypsin, 0.5 mM EDTA를 가하여 세포를 culture plate로부터 분리하였다. 세포를 Isoton-2 solution을 이용하여 20배 희석한 후 세포계수기(Sysmax F-820)로 세포의 수를 측정하였다.
- 6) Alkaline phosphatase 활성 측정
ALP 활성은 ALP-K Kit를 이용하여 측정하였다. 6일간 세포를 배양한 plate를 냉각한 PBS로 세척한 후 세포를 scraper로 긁어내어 leupeptin이 함유된 냉각된 PBS에 현탁하였다. 이 현탁액을 냉각상태에서 ultrasonicator로 sonication한 후 3000 rpm에서 10분간 원심분리 하였다. 원심분리 후 상등액을 취하여 0.56 M 2-amino -2-methy l-propanol, 1 mM MgCl 2 , 10 mM p-nitrophenylphosphate를 함유한 반응액과 37℃에서 10분간 반응시켰다. 0.2N NaOH 1 ml를 가하여 반응을 중단시킨 후 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 7) Bone matrix protein 합성 측정
10일간 세포를 배양한 plate를 PBS로 세척한 후 cell scraper를 이용해 세포를 긁어내어 5 mM dithiothreitol(DTT)이 함유된 PBS에 현탁하였다. 이 현탁액을 냉각상태에서 ultrasonicator로 sonication 하였다. 현탁액을 취하여 뷰렛트 시약과 37℃에서 10분간 반응시킨 후 550 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 8) Collagen 생합성 측정
10일간 세포를 배양한 plate를 PBS로 세척한 후 cell scraper를 이용해 세포를 긁어내었다. 이를 5 mM dithiothreitol이 함유된 50 mM tris buffer에 현탁시킨 후 ultrasonicator로 sonication 시켰다. 이후, 100,000 xg 에서 30분간 원심분리하여 상등액을 제거한 후 pellet에 6 N HCl을 가하여 24시간동안 100℃에서 가수분해하였다. 이를 조심스럽게 6 N NaOH로 중화시킨 후, 물을 이용하여 적정한 농도로 희석하였다. Hydroxy-proline은 amino acid analyzer를 이용하여 정량하였다.
- 9) Calcified nodule 생성 측정
세포를 21일간 배양한 후 냉각한 PBS로 세척하였다. Neutral buffered formalin (100 ml formalin, 16 g Na 2 HPO 4 , 4 g NaH 2 PO 4 , H 2 O in 1 ℓ)을 가하고, 15분간 고정시킨 후, PBS로 세척하였다. Von Kossa's reagent(2.5% silver nitrate in H 2 O)를 가하여 상온에서 30분간 반응시켰다. 다시 세척한 후 toluidine blue solution (0.1% w/v in 30% v/v ethanol)을 가하여 수초 간 반응시키고 PBS로 세척한 다음, 공기 중에서 건조한 후 형성된 calcified nodule의 면적을 측정하였다.
- 3. 통계 분석
각 군과의 유의성 검증을 위하여 Student's T-test를 실시하고, P값이 0.01 및 0.05보다 작은 경우 유의성이 있는 것으로 인정하였다.
Ⅲ. 결 과
- 1. 조골세포 생존율에 미치는 영향
GLE의 세포독성을 평가하기 위하여 미분화된 세포에 GLE를 첨가한 후, 3일간 배양한 후 MTT assay를 시행하였다. 실험 결과, 정상 대조군의 경우 조골세포 생존율은 46%이며, GLL과 GLH를 처리한 경우에는 각각 46%, 45%로 GLE 추출물은 조골세포의 생존율에 영향을 주지 않았다( Fig. 1 ).
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Effect of GLE on Survival Rate of Calvarial Cell.

Each bar represents Mean±SD of 6 cultured wells.

- 2. 조골세포 분열능에 미치는 영향
Rat fetus의 두개골로부터 분리한 조골세포를 6일간 배양한 결과, 정상 대조군의 세포 수는 3.34×10 5 cells/well이었으며, GLL과 GLH를 처리한 경우에 세포수는 각각 5.17×10 5 cells/well과 5.02×105 cells/well로서 정상 대조군에 비해 유의성 있게(p<0.01) 증가하였다( Fig. 2 ).
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Effect of GLE on Cell Proliferation of Rat Calvarial Cell.

Each bar represents Mean±SD of 6 cultured wells.

- 3. Alkaline phosphatase 활성에 미치는 영향
Rat fetus의 두개골로부터 분리한 조골세포를 6일간 배양한 결과 alkaline phosphatase(ALP) 활성은 정상 대조군에서 21.9 unit/ml였으며, GLL과 GLH을 처리한 경우에는 각각 28.6 unit/ml, 31.0 unit/ml 로서 정상 대조군에 비해 ALP 활성을 유의성 있게(p<0.01) 증가시켰다( Fig. 3 ).
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Effect of GLE on Alkline Phosphatase (ALP) Activity of Rat Calvarial Cell.

Each bar represents Mean±SD of 6 cultured wells.

- 4. Bone matrix protein 합성에 미치는 영향
Rat fetus의 두개골로부터 분리한 조골세포를 10일간 배양한 결과, 정상 대조군의 세포가 생성하는 골 기질 단백질량은 3.21 μg/ml이었고, GLL을 처리한 경우에는 3.59 μg/ml로 증가하였지만 통계적으로 유의성은 없었다. GLH를 처리한 경우에는 3.81 μg/ml로 나타나 골 기질 단백질량을 정상 대조군에 비해 유의성 있게(p<0.01) 증가시켰다( Fig. 4 ).
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Effect of GLE on Protein Synthesis of Rat Calvarial Cell.

Each bar represents Mean±SD of 6 cultured wells.

- 5. Collagen 생합성에 미치는 영향
Rat fetus의 두개골로부터 분리한 조골세포를 10 일간 배양한 결과, 정상 대조군의 세포가 생성하는 collagen량은 3.37 μg/well이었고, GLL과 GLH를 처리한 경우에는 각각 3.92 μg/well, 3.98 μg/well로 collagen량을 정상 대조군에 비해 유의성 있게(p<0.01) 증가 시켰다( Fig. 5 ).
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Effect of GLE on Collagen Synthesis of Rat Calvarial Cell.

Each bar represents Mean±SD of 6 cultured wells.

- 6. Calcified nodule 생성에 미치는 영향
Rat fetus의 두개골로부터 분리한 조골세포를 21일간 배양한 후, 조골세포의 작용으로 나타나는 칼슘침착 결절의 면적을 측정한 결과, 정상 대조군에서 3.70mm 3 이었고, GLL으로 처리한 경우는 3.80mm 3 이었으며 GLH로 처리한 경우 3.86mm 3 로 각각의 농도에서 증가하는 경향을 보였으나 유의성은 없었다( Fig. 6 ).
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Effect of GLE on Calcified Nodule Formation in Rat Calvarial Cell.

C : vehicle(0.01% DMSO)

Ⅳ. 고 찰
골다공증은 골 강도의 감소로 인하여 골절 위험이 증가되는 상태로 1) , 인구의 고령화로 그 유병률 및 골절 등의 합병증이 증가하는 질환이다 2) .
골다공증은 발병원인에 따라 크게 원발성 골다공증과 속발성 골다공증으로 나눌 수 있다 21) . 원발성 골다공증은 전체 골다공증의 90%정도를 차지하는데, 폐경 후 골다공증과 노인성 골다공증으로 나눌 수 있다 21) . 폐경기 골다공증은 폐경기 이후에 에스트로겐이 부족해지면서 50세에서 60세 사이의 여성에게 주로 일어나며 14,22) , 노인성 골다공증은 70세 이상의 남녀에게서 모두 볼 수 있는데, 연령 증가와 함께 조골 세포에 의한 골 생성 능력이 저하되어 발생하는 것으로 8) 척추골절, 고관절부위 골절, colles골절 등의 순으로 골절이 발생하며, 고관절 골절의 경우 사망률은 약 2.85배 증가하며 5) , 골절 후 1년 내 사망률은 16.8%정도로 상당부분이 사망과 직접적인 관련이 있다 14,23) .
골다공증을 치료하는 약물은 크게 골 흡수 억제제와 골 형성 촉진제로 나눌 수 있다 8) . 현재 골 흡수를 억제시키는 약물로는 칼슘과 비타민D, 그리고 파골세포의 기능을 약화시키고 세포사멸을 유도하여 골 흡수를 억제하는 비스포스포네이트가 기본으로 처방되나 8,10) , 최근 보고에 따르면 비스포스포네이트를 복용하게 되면 식도염, 위장 장애 같은 소화장애가 흔히 발생하며 3년 이상의 복용 시 골재 형성의 과도한 억제로 인해 대퇴골 골절 등의 부작용이 발생 한다고 하였다 24,25) . 그 밖에 여성호르몬 요법으로 에스트로겐, 프로게스테론 병용 요법 등이 시행되지만, 5년 이상 장기간 사용할 경우 유방암 발생 위험을 24% 증가시킨다고 보고되었다 11,26) .
일반적으로 골흡수 억제제는 골의 재형성이 항진되어 있고 현재 진행 중인 폐경 후 골다공증의 예방과 치료에 효과가 있으나, 진행된 골다공증에는 효과적이지 못하다 27) . 반면, 골 형성 촉진제는 골재형성이 감소된 노인성 골다공증 또는 이미 진행된 골다공증환자들에게 유용하게 쓰일 수 있다고 알려져 있어 골형성 촉진 약물이 필요한 경우가 많다 27) . 골 형성 촉진약물은 sodium fluoride, 부갑상선 호르몬, anabolic steroid 등 이며 그 중 FDA승인을 받아 사용할 수 있는 약물은 부갑상선 호르몬제이나 14) , 부갑상선 호르몬제는 가격이 비싸고 매일 피하 주사를 해야 한다는 단점이 있어 골절 입원환자에게만 제한적으로 사용하고 있다 1,28,29) . 따라서 상용할 수 있는 골 형성 촉진 약물의 개발 필요성이 절실히 요구되고 있으나 실질적으로 임상에서 상용될만한 골 형성 촉진약물은 아직 개발되어 있지 못한 실정이다 29) .
한의학에서 骨은 ≪素門・宣明五氣論≫ 12) 에 따르면 “骨屬腎”이라 하였고, ≪素門・ 五臟生成論≫ 12) 에서 “腎之合, 骨也”이라고 하였다. ≪素門・痿論≫12)에서는 “腎主身 之骨髓”라 하였으며, ≪靈樞・經脈≫30)에는 “少陰者…伏行而濡骨髓者也”라 하여 骨의 생장과 기능은 腎氣의 盛衰에 따라 결정된다고 하였다 31,32) . 또한≪素門・上古天眞論≫ 12) 에서 남성은 “六八…天癸竭…腎氣衰, 形體皆極, 八八, 則齒髮去”라고 하였으며, 여자는 “七七, 任脈虛, 太衝脈衰小, 天癸竭, 地道不通, 故形壞而無子也.”라고 하였다. 이는 여성과 남성의 노화에 대하여 말하는 것으로 腎氣가 쇠약해지고, 腎의 소산물로 腎과 밀접한 작용을 가지고 있는 天癸가 6) 나이가 듦에 따라 竭하여 생기는 것으로, 形體皆極, 齒髮去와 形壞는 외형과 골격에 있어서의 쇠약해짐을 표현한 것으로, 이는 현대 의학적으로 폐경 후 에스트로겐의 결핍으로 인한 폐경 후 골다공증과 연령 증가와 함께 조골 세포에 의한 골 생성 능력이 저하되어 발생하는 노인성 골다공증의 개념과 유사한 것으로 사료된다 8,14) .
이처럼 腎虛하면 骨과 骨髓도 부족해지는 한의학적인 이론을 바탕으로 많은 임상연구가 진행되었다 13) . 골질환에 대한 연구는 鹿茸 33) , 牛膝 34) , 杜仲 35) 등의 補腎 强筋骨, 强壯하는 약제를 이용한 연구가 많았으며, 박 36) 등은 補肝腎, 補腎陽, 强筋骨 하는 三氣飮加味方을 이용하여 골세포의 분화 및 조골세포의 활성에 미치는 영향을 연구하였다.
靈芝( Ganoderma lucidum )는 구멍쟁이 버섯과에 속하는 진균인 靈芝 Ganoderma lucidum (LEYSS. ex F R .) K ARST . 또는 紫芝 G. japoncicum (F R .) L LOYD 의 자실체를 건조한 것으로 성미는 平하고 甘微苦 하며 無毒하고 養心安神, 補氣益血, 止咳 平喘하는 효과가 있는 것으로 알려져 있으며 15) , ≪神農本草經≫에서는 靈芝를 益 腎氣, 益精氣하며 堅筋骨한다고 하였다 16) . 약리작용으로는 진정, 진통작용, 항산화, 항노화작용, 항암작용, 면역조절작용 등이 있으며 37) , ≪中藥大辭典≫에는 强壯, 鎭靜 藥으로 虛勞, 咳嗽, 호흡곤란, 불면, 신경쇠약, 소화불량 등의 증상을 치료하는데 사용한다고 기재되어있다 20) . 또한 靈芝는 노화로 인한 신체허약과 氣血이 부족해서 일어나는 각종 장부의 기능실조에 사용할 수 있는 滋養强壯의 약물로 37) , 폐경과 노화가 진행됨에 따라 腎이 허약해지고 骨과 骨髓가 약해짐으로 인해 생기는 폐경기 및 노인성 골다공증에 응용할 수 있을 것으로 보인다.
먼저, rat의 두개골로부터 분리 배양한 조골세포에 靈芝 에탄올 추출물을 투여한 후 세포에 미치는 영향을 평가 하였다. 연구지표로는 조골세포의 생존율과 분열능에 미치는 영향, 골 석회침착(calcification)에 관여하는 조골세포 표면의 ALP(alkaline phosphatase) 활성에 미치는 영향, 조골세포의 골 기질 단백질 합성과 교원질(collagen) 생합성에 미치는 영향, 그리고 칼슘침착 결절형성에 미치는 영향을 선정하였다.
조골세포의 생존율에 미치는 GLE의 영향을 측정한 결과, 두개골 세포에 GLE를 1 μg/ml와 10 μg/ml 농도로 처리한 경우에 각각 생존율에 변화를 주지 않아 생존율을 증가 시키지는 못하였지만, 직접적인 세포 독성 또한 없는 것으로 판단되었다( Fig. 1 ).
배양된 골세포에 GLE를 처리한 후 6일간 배양한 결과, GLE는 1 μg/ml 와 10 μg/ml 농도에서 각각 정상 대조군에 비해 유의성 있는(p<0.01) 증가를 나타내 조골세포의 분열능을 향상시키는 것으로 나타났다( Fig. 2 ).
조골세포 분열 시 조골세포에 특이적인 효소인 ALP의 활성이 현저히 증가하는 것으로 보고되어 있는데 38) , 배양된 골세포에 GLE를 처리하고 6일간 배양한 후 ALP 활성을 측정한 결과, GLE를 1 μg/ml 와 10 μg/ml 농도로 처리한 경우 각각 정상 대조군에 비해 ALP 활성이 유의성 있게(p<0.01) 증가하였다( Fig. 3 ).
Vitamin D3 등의 자극에 의해 활성화된 조골세포에서 발현되는 bone morphogenetic protein은 osteocalcin, ALP, bone sialoprotein 등의 합성을 증가시키며, collagen 합성을 증가 시킨다 39,40) . 이는 vitamin D3 등의 작용으로 조골세포의 활성화와 골에서의 matrix mineralization의 중요 기전으로 알려져 있는데 rat fetus의 두개골로부터 분리한 골세포를 10일간 배양하고, 10 μg/ml의 GLE를 처리한 경우에는 정상 대조군 세포군에 비해 단백질량을 유의성 있게 (p<0.01) 증가시켰다( Fig. 4 ).
조골세포에 의해 생성되는 골기질 물질인 교원질(collagen) 생합성에 미치는 GLE 의 영향을 측정한 결과, 두개골 조골세포에 GLE를 1 μg/ml와 10 μg/ml 농도로 처리한 경우 각각 정상 대조군에 비해 교원질량을 유의성 있게(p<0.01) 증가시켰다( Fig. 5 ). 이는 GLE가 골기질 물질의 특이 단백질인 collagen 1) 의 생합성을 증가시킴을 의미한다.
조골세포의 작용으로 나타나는 칼슘침착 결절 생성에 GLE가 미치는 영향을 측정한 결과, 1 μg/ml와 10 μg/ml 농도로 처리한 경우 각각의 농도에서 결절 면적이 증가하는 경향을 보였으나 유의적인 변화는 없었다( Fig. 6 ).
이상을 종합하면, 靈芝 에탄올 추출물(GLE)은 조골세포의 생존율에 영향을 주지 않아 세포독성이 없는 것으로 보이며, 조골세포의 분열능을 증가시켰고, 조골세포 분열 시에 증가하는 ALP의 활성을 증가시켰으며, 골 기질 단백질량도 고용량의 투여에서 유의하게 증가시켰고, 골기질 물질의 특이 단백질인 collagen량을 증가시켰으나, calcified nodule 생성에는 큰 영향을 주지 못하였다.
따라서, 靈芝 에탄올 추출물(GLE)은 조골세포에 생존율에 변화를 주는 부작용이 없고 상용할 수 있는 골 형성 촉진 약물로 사료되는 바, 골다공증의 치료 및 예방에 활용하기 위해 靈芝를 단방이나 복합방에 가미하여 활용할 수 있을 것으로 보인다.
V. 결 론
Rat fetus의 두개골로부터 조골세포를 분리, 배양하여 靈芝 에탄올 추출물(GLE) 을 첨가한 다음, 조골세포의 생존율, 조골세포 분열능, ALP활성, bone matrix protein 합성, collagen 생합성 및 calcified nodule 생성을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
  • 1. GLE는 두개골 조골세포의 세포 생존율에는 변화를 주지 않았다.
  • 2. GLE는 두개골 조골세포의 분열능을 유의성 있게(p<0.01) 증가시켰다.
  • 3. GLE는 두개골 조골세포의 ALP 활성을 유의성 있게(p<0.01) 증가시켰다.
  • 4. GLE는 두개골 조골세포의 단백질량을 유의성 있게(p<0.01) 증가시켰다.
  • 5. GLE는 두개골 조골세포의 collagen량을 유의성 있게(p<0.01)증가시켰다.
  • 6. GLE는 calcified nodule 생성에는 영향을 주지 않았다.
이상의 연구결과, GLE는 세포 독성이 없으며, 조골세포의 분열능을 증가시키고, 골기질 물질의 생합성을 증가시켜 골 형성에 도움이 되는 것으로 나타났다.
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