TNF계 CD137L 및 RANKL의 파골세포와 T 세포에 대한 활성조절

홍성준,박재홍,이현우,이긍호 大韓小兒齒科學會 2008 大韓小兒齒科學會誌 Vol.35 No.4

본 연구는 TNFR family인 CD137 및 RANK. 파골세포의 CD137L와 T 세포의 RANKL 간의 역신호에 의한 이들 세포의 역할을 알아보고자 하였다. 이에 RANKL 및 CD137L 자극으로 유도되는 역신호 전달에 의한 T 세포 활성과 파골세포분화에 미치는 영향을 규명하고자 웅성 생쥐의 골수세포와 T 세포를 공동배양하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 생쥐 단핵세포주 및 골수유도 단핵전구세포에서 CD137L이 발현되며, CD137L 단클론 항체로 자극을 주었을 경우 파 골세포 표지단백절인 TRAP 양성 파골세포의 형성이 억제되었다. 2. 활성화된 CD4^(+) 및 CD8^(+) T 세포에서 RANKL을 발현하였으며 RANKL의 유사 수용체인 OPG 재조합 단백질을 처리하여 CD4^(+) 및 CD8^(+) T 세포의 세포증식이 억제되었다. 이 연구의 결과는 CD137자극에 의한T세포활성 및 RANK 자극에 의한파골세포분화및 활성이 각각수용체에 결합하는 라이겐드의 역신호에 의해 억제되었는데, 이는 파골세포와 T 세포의 과도한 활성을 제어하는 생체의 항상성조절에 관여하는 기전으로 생각된다. Resorption of alveolar bone in periodontitis is due to excessive differentiation and activation of osteoclasts. Bacterial antigens causing periodontitis activates CD4 T cells, which leads to expressing RANK ligand (RANKL) on CD4 T cells. RANKL binds RANK on preosteoclasts or osteoclasts, and enhances the differentiation preosteoclasts into osteoclasts and the activation of mature osteoclasts. CD137, one of TNF receptor (TNFR) family, expressed on activated T cells binds with CD137 ligand (CD137L) on antigen presenting cells. Cross-linking of CD137 by CD137L acts as T cell co-stimulatory signals and, therefore, enhances the activation of T cell. In this study, I elucidated the biological responses of CD137L on (pre)osteoclasts and RANKL on T cells in the context of in vivo interaction between T cells and osteoclasts. RAW264.7. murine monocytic cells, constitutively express CD137L. Ligation of CD137L with anti-CD137L mAb inhibited RANKL-induced osteoclast formation in a dose-dependent manner. Bone marrow cells are expressed CD137L by the treatment with M-CSF. Cross-linking of CD137L abolished M-CSF/RANKL-evoked the formation of multi-nucleated osteoclasts. Both mouse CD4 and CD8 T cells are expressed RANKL following their activation. Ligation of RANKL with OPG, the decoy receptor for RANKL, inhibited both CD4 and CD8 T cell proliferation. These effects were attributed to RANKL-induced apoptosis. These data indicate that CD137L and RANKL on osteoclasts and T cells, respectively provide them with inhibitory signal.

The expression patterns of RANKL and OPG in murine tooth eruption

Hwang, Kyung-Mun,Kim, Eun-Jung,Kim, Hyun-Jung,,Kim, Young-Jin,Nam, Soon-Hyeun 大韓小兒齒科學會 2006 大韓小兒齒科學會誌 Vol.33 No.2

치아의 맹출은 치아기 (dental organ)와 치조골의 세포와 연관된 매우 복잡한 과정이다. 우선 치아 맹출이 일어나기 전에 파골세포가 치낭으로 집결하게 된다. 이러한 치낭의 역할은 파골세포와 조골세포의 상호작용으로 이루어 지는 골개조와 밀접한 관련이 있는데, 이는 치아 맹출과 연관된 많은 유전자들이 치낭에서 발현되기 때문이다. RANKL는 TNF ligand family로써 조골세포에 존재하며 파골세포의 형성 및 전구세포로 부터의 활성화를 유도한다. 이러한 RANKL은 OPG에 의해 그 작용이 억제되며 RANKL와 OPG의 상대적인 비율이 파골세포의 형성에 영향을 미친다. 또한 Runx2유전자의 변이는 조골세포의 분화와 활성에 차질을 가져오고 결국 RANKL/OPG pathway를 통해 파골세포 형성에 영향을 줄 수 있다. 치아의 발육 및 맹출에 미치는 RANKL 및 OPG의 영향을 알아보고 Runx2와의 연관성을 알아보기 위해 in situ hybridization 방법으로 태생 1, 3, 5, 7, 9, 11일된 쥐의 하악 및 제1대구치를 사용하여 실험을 실시한 결과 RANKL, OPG, Runx2의 mRNA가 태생 1일부터 11일까지 치낭 및 치아주위조직에 특성있게 나타났다. 이중 태생 5일에서 9일 사이에 RANKL 및 Runx2는 치아의 교합면측과 하방 치조골 부위의 발현이 강하게 나타난 반면 OPG는 약한 발현을 보였다. 이는 또한 파골세포의 활성부위를 알아보기 위해 TRAP염색을 실시하여 태생 5일에서 9일 사이에 최대의 활성화를 나타낸 결과와 연광성 있게 나타났다. RANKL, OPG, Runx2의 특성있는 발현양상들을 종합해 볼 때, 치아 맹출은 치낭, 치아기, 치조골 사이의 상호 작용을 통해 이루어 지며, 이는 치낭이 치아 맹출에 있어서 매우 중요하다는 것을 의미한다. 또한, 이러한 유전자들 (RANKL, OPG, Runx2) 이 치아의 맹출에 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다. Tooth eruption is a complex and tightly regulated process that involves cells of the tooth organ and the surrounding alveolus. Osteoclast precursors must be recruited into the dental follicle prior to the onset of eruption. This function of dental follicle may be regarded as the ability of bone remodeling characterized by the interaction of osteoclasts and osteoblasts. This is because tooth eruption is a localized event in which many of the genes required for eruption are expressed in the dental follicle. RANKL is a membrane-bound protein that is a member of the TNF ligand family, which is present on bone marrow stromal cells and osteoblasts, and induces osteoclast formation and activation from precursor cell. The biologic effect of RANKL is inhibited by OPG and, in bone, the relative ratio of RANKL and OPG modulates osteoclastogenesis. To evaluate the roles of RANKL and OPG in tooth eruption and the relations with the expression pattern of Runx2, in situ hybridization was performed with mandibles of mice at postnatal stage 1, 3, 5, 7, 9 and 11. mRNA of RANKL, OPG, and Runx2 are expressed in dental follicle and surrounding tissue from P1 to 11. To determine the sites of osteoclastic activity duing tooth eruption, mandibles were dissected. Peak osteoclastic activity in alveolar bone along the occlusal and basal regions was observed from P5 to 9, with osteoclasts in these regions being large and strongly TRAP-positive. The specific spatic-temporal expression patterns of RANKL, OPG and Runx2 in our study suggest that tooth eruption could be progressed through the interactions of molecular signaling among dental follicle, dental organ and alveolar bone, furthermore it means that dental follicle is quite important in tooth eruption. In addition, it indicates that these genes (RANKL, OPG, and Runx2) play critical roles in tooth eruption.

두부 외상을 동반한 골절 환자의 혈청에서 Receptor Activator of Nuclear Factor-κB Ligand와 Osteoprotegerin의 변화

박신영 ( Shin Young Park ),서근택 ( Kuen Tak Suh ),류창훈 ( Chang Hoon Ryu ),우승훈 ( Seung Hun Woo ),이정섭 ( Jung Sub Lee ),김성장 ( Seong Gang Kim ) 대한골절학회 2008 대한골절학회지 Vol.21 No.2

목적: RANKL과 OPG는 골의 재형성에 있어 파골기전의 중요한 조절 인자이며, 골절의 치유 과정에 관여한다. 그러나 두부 외상과 골절이 있는 환자에서 이들에 대한 연구는 부족하다. 이에 두부 외상을 동반한 골절 환자군과 골절 환자군의 혈청에서 이들의 변화를 분석하여 비교하였다. 대상 및 방법: 두부 외상과 골절이 있는 18명의 남자 환자와 골절이 있는 20명의 남자 환자, 대조군으로 건강한 20명의 남자를 선정하였다. 두부외상-골절군과 골절군에서 수상 후 수 시간 내, 수상 후 4, 8, 12주에 혈액을 채취하여 RANKL과 OPG의 변화를 분석하였다. 결과: 두부외상-골절군은 외상 후 8, 12주에 골절군에 비하여 RANKL의 발현이 낮았으며 두부외상-골절군에서 골절군에 비하여 외상 후 4, 8,12주에 OPG의 발현이 증가되었다. 두부외상-골절군에서 외상 후 수 시간 내, 4, 8, 12주에 대조군보다 RANKL/OPG의 비율이 낮았으며, 두부외상-골절군에서 골절군에 비해 외상 후 8주와 12주에 RANKL/OPG 비율이 낮았다. 결론: 두부 외상과 골절이 있는 환자에서 RANKL, OPG, RANKL/OPG의 비율의 변화를 보았고, 두부 외상과 골절이 있는 환자에서 이들의 변화가 골절 환자에서 보다 오랫동안 지속되었다. Purpose: Receptor activator of nuclear factor-κ B ligand (RANKL), osteoprotegerin (OPG) have been shown to be important regulators of osteoclastogenesis during bone remodeling, and their expressions were examined during fracture healing in a mouse model of tibial fracture. However, studies linking RANKL and OPG in patients with head injury and fracture are lacking. We evaluated the changes in serum levels of RANKL and OPG in patients with head injury and fracture (head injury group) and in patients with fracture (fracture group) and compared these with levels found in healthy control subjects. Materials and Methods: 18 male patients of head injury and fracture and 20 male patients of fracture alone were enrolled. 20 healthy men were recruited to serve as controls. Within the first few hours of admission to hospital, at 4, 8 and 12 weeks after injury 20 ml of blood were obtained from 18 patients with head injury and fracture and 20 patients with fracture only. Results: RANKL levels were significantly lower in the head injury group than in the fracture group at 8 and 12 weeks after injury. OPG levels were significantly higher in the head injury group than in the fracture group at 4, 8 and 12 weeks after injury. RANKL/OPG ratios were significantly lower in the head injury group than in the controls immediately after and 4, 8 and 12 weeks after injury, and were significantly lower in the head injury group than in the fracture group at 8 and 12 weeks after injury. Conclusion: We have shown changes in the profiles of RANKL, OPG and RANKL to OPG ratio. The altered RANKL, OPG and RANKL/OPG ratio in the head injury group lasted longer than in those of the fracture group.

한국 폐경여성에서 osteoprotegerin (OPG)-receptor activator of NF-kB Ligand (RANKL) 유전자 다형성과 호르몬치료 후 골밀도 변화 사이의 연관성

김정구 ( Jung Gu Kim ),구승엽 ( Seung Yup Ku ),지병철 ( Byung Chul Jee ),서창석 ( Chang Suk Suh ),김석현 ( Seok Hyun Kim ),최영민 ( Young Min Choi ),문신용 ( Shin Yong Moon ) 대한산부인과학회 2007 Obstetrics & Gynecology Science Vol.50 No.6

목적: 한국 폐경여성에서 OPG와 RANKL 유전자 다형성양상과 호르몬치료 후 골밀도 및 순환계내 OPG, sRANKL 농도 변화사이에 연관성이 있는가를 분석하고자 하였다. 연구 방법: 주기적 호르몬치료를 1년간 받은 자연폐경여성 236명에서 PCR-RFLP, 염시서열분석으로 OPG T245G, G1181C 다형성양상과 RANKL rs2277438 A/G 다형성양상을 분석하고 혈청 OPG, sRANKL, BAP, OST, CTX, calcitonin, PTH, 칼슘, 인 농도를 효소면역법, 면역측정법, 원자흡광법으로, 요추 및 대퇴 근위부에서의 골밀도를 DXA로 측정하였다. 결과: OPG와 RANKL 유전자형 및 이들의 복합 유전자형에 따른 호르몬 치료를 1년간 시행한 후의 골밀도 변화율에는 차이가 없었고 호르몬치료 반응군에서의 이러한 유전자형의 분포양상은 비반응군 (골밀도가 3% 이상 치료 전보다 감소된 경우)에서의 분포와 차이가 없었다. RANKL 유전자 다형성의 GG 유전자형에서 호르몬치료 후 혈청 sRANKL이 변화율아 AA, AG 유전자형의 변화율보다 유의하게 높았다 (p<0.05). 그러나 다른 OPG 유전자다형성의 단일 또는 복합 유전자형에 따른 OPG를 포함한 다른 골대사인자의 차이는 없었다. 결론: 한국 폐경여성에서 OPG T245G, G1181C 다형성과 RANKL rs2277438 A/G 다형성은 호르몬 치료 후 골밀도 변화양상과 연관성이 없으나 이 중 RANKL다형성은 순환계에서의 sRANKL 농도에 영향을 미친다. Objective: To investigate the relationship of polymorphisms in osteoprotegerin (OPG)-receptor activator of NF-kB ligand (RANKL) gene to changes in circulating OPG and soluble RANKL (sRANKL) levels and in bone mineral density (BMD) after hormone therapy (HT) in postmenopausal Korean women. Methods: The OPG T245G, and G1181C polymorphisms and RANKL rs2277438 A/G polymorphism were analyzed by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphsim (PCR-RFLP) or direct DNA sequencing in 236 postmenopausal Korean women receiving sequential HT for 1 year. Serum OPG, sRANKL, bone alkaline phosphatase, CrossLaps (CTX), osteocalcin, clacitonin, parathyroid hormone, calicum, and phophorus were measured using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), immunoassay and atomic absorptiometry respectively. BMD at the lumbar spine and proximal femur was determined by dual energy X-ray absorptiometry. Results: The annual percent changes of BMD were not associated with single or combined genotypes of OPG and RANKL gene polymorphisms, and the distributions of these genotypes were not different between HT-responders and HT-nonresponders (women who lose more than 3% of bone mass per year). After HT of 6 months, change in serum sRANKL levels was significantly higher in GG genotype than in other genotype of RANKL gene polymorphism. No differences in the 6 month changes of other bone turnover markers including circulating OPG levels after HT were noted across single OPG genotype and combined genotypes of OPG and RANKL polymorphisms. Conclusions: The OPG T245G, and G1181C polymorphisms, and RANKL polymorphism did not associate with change in BMD after HT in postmenopausal Korean women, and RANKL polymorphism affects change in circulating sRANKL levels after HT.

Osteoprotegerin(OPG)-receptor Activator of NF-kB Ligand(RANKL) 유전자 다형성과 전혈세포에서의 OPG, sRANKL 생산 사이의 연관성

김용진,김훈,채수진,박경아,서창석,김석현,최영민,문신용,김정구 대한골다공증학회 2007 Osteoporosis and Sarcopenia Vol.5 No.1

Objective: To investigate the association between polymorpjhisms of osteoprotegerin(OPG), and receptor activator of nuclear factor-[kappa]B ligand(RANKL) genes and production of OPG, and soluble RANKL (sRANKL) by whole blood cellsin Korean postmenopausal women. Methods: The OPG gene T245G, G1181C, and the RANKL gene rs2277438 polymorphisms were analyzed by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism(PCR-RFLP) in 267 Korean postmenopausal women. The production of OPG and sRANKL by lipopolysaccharide-stimulated whole blood cells were also measured. Results: The productions of OPG, sRANKL and the ratio of RANKL×1000/OPG by lipopolysaccharide-stimulated whole blood cells were not different according to the OPG gene T245G, G1181C, and the RANKL gene rs2277438 polymorphisms. No significant differences in the productions of OPG, sRANKL and the ratio of RANKL×1000/OPG were noted among the haplotype genotypes of OPG gene T245G and G1181C polymorphisms. There were no significant differences in the productions of OPG, sRANKL and the ratio of RANKL ×1000/OPG among combined genotypes of OPG gene G1181C and RANKL gene rs2277438 polymorphisms. Conclusion: The OPG gene T245G, G1181C, and the RANKL gene rs2277438 polymorphisms do not affect the production of OPG, and sRANKL by lipopolysaccharide-stimulated whole blood cells. 목적:한국 폐경여성에서 OPG와 RANKL 유전자 다형성 양상과 전혈세포에서의 OPG, sRANKL 생산 사이에 연관성이 있는가를 분석하고자 하였다. 방법:자연폐경여성 267명에서 OPG T245G, G1181C 다형성양상과 RANKL rs2277438 A/G 다형성 양상을 PCR-RFLP(Polymerase Chain Reaction-Restriction Fragment Length Polymorphism)와 염기서열분석으로 분석하고 lipopolysaccharide로 자극한 전혈세포에서 혈청 OPG와 sRANKL의 생산을 측정하였다. 결과: OPG T245G, OPG G1181C 및 RANKL rs2277438 유전자 다형성 양상에 따른 전혈세포에서의 OPG와 sRANKL 생산, RANKL×1000/OPG 비는 유의한 차이가 없었다. OPG T245G와OPG G1181C 다형성으로 구성된 haplotype 유전자형에 따른 전혈세포에서의 OPG 와 sRANKL 생산량, RANKL×1000/OPG 비 또한 유의한 차이가 없었다. OPG G1181C와 RANKL rs2277438 유전자 다형성의 복합 유전자형에 따른 전혈세포에서의 OPG와 sRANKL 생산, RANKL×1000/ OPG 비도 유사한 양상을 보였다. 결론: 한국 폐경여성에서 OPG 유전자의 T245G와G1181C 다형성 및 RANKL 유전자의 rs2277438 A/G 다형성은 전혈세포에서의 OPG와 sRANKL 생산에 영향을 미치지 않는다.

재치환 인공관절 주위 조직에서 Osteoprotegerin [OPG]과 Osteoprotegerin ligand [OPGL]의 발현

유명철(Myung Chul Yoo),조윤제(Yoon Je Cho),김인환(In Whan Kim),양형인(Hyung In Yang),김강일(Kang Il Kim),전영수(Young Soo Chun),고동오(Dong Oh Ko) 대한정형외과학회 2004 대한정형외과학회지 Vol.39 No.2

목적: 실패한 인공고관절에서 골용해나 무균성해리에 대한 OPG, RANKL, RANK의 역할을 규명하고 골용해의 기전에 대해 분석한다. 대상 및 방법: 저자들은 배양된 말초혈액의 단핵세포와 실패한 고관절 전치환술의 주위조직으로부터 RANKl과 RANK의 발현 및 OPG, RANKL, RANK의 mRNA의 발현을 관찰 및 분석하였다. 결과: 인공관절 주위 조직에서 면역화학염색을 시행하여 RANK는 20%에서 양성이었고 RANKL은 32%에서 양성이었다. 무균성 해리가 일어난 조직에서 OPG와 RANKL의 mRNA는 빈번하게 발현되었으며, RANK의 mRNA는 검출되지 않았다. 건강인의 말초혈액 단핵세포에서는 RANKL의 mRNA는 모든 조건에서 발현이 되었으나, OPG의 mRNA는 어느 조건에서도 관찰되지 않았고, RANK의 mRNA는 코발트입자와 LPS를 넣은 세포에서 뚜렷하게 티타늄을 넣은 세포에서는 매우 미약하게 발현되었다. 결론: 인공관절 주위의 골용해나 무균성 해리는 OPG-RANKL-RANK의 체계와 연관관계가 있으며, OPG, RANKL, RANK는 다른 cytokine과 더불어 골용해를 유발하는 역할을 하는 매개체라고 사료되며 이에 관해 RANKL-RANK-OPG에 의한 골흡수 과정에 미치는 인자들에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다. Purpose: To investigate the pathogenesis of articular prosthesis osteolysis, and to clarify the role of OPG, RANKL and RANK on osteolysis in aseptic loosening of hip prostheses. Materials and Methods: We examined the mRNAs of OPG, RANKL and RANK from cultured peripheral mononuclear cells and the tissue surrounding failed hip prostheses by RT-PCR and gel electrophoresis and performed immunohistochemistry for RANKL and RANK in the periprosthetic tissue of revised hip replacement therapy. Results: RANKL was detected in 32% and RANK was detected in 20% of the peri prosthetic tissues of failed hip prostheses. Proliferative responses of cultured PBMCs occurred in cells with the titanium, cobalt and LPS, and highest response was observed in cells with cobalt particles. The mRNAs of RANKL and OPG were expressed in the periprosthetic tissues of loosened hip prostheses, but RANK mRNA was not detected. OPG mRNA was not detected in cultured PBMCs with any particles, RANKL mRNA was detected in cultured PBMCs with titanium and cobalt particles by RT-PCR, and RANK mRNA was detected in PBMCs with cobalt particles, but not with titanium. Conclusion: Osteolysis around the failed hip prosthesis may be related to activation of the OPG-ANKL-RANK system. It is suggested that OPG, RANKL and RANK are major mediators of osteolysis in failed hip prosthesis.

The role of p38 MAP kinase on RANKL regulation in mouse periodontal ligament fibroblasts

김재철,최득철,김영준,Kim, Jae-Cheol,Cui, De-Zhe,Kim, Young-Joon The Korean Academy of Periodontoloy 2007 Journal of Periodontal & Implant Science Vol.37 No.2

Receptor activation of nuclear factor ${\kappa}$ B ligand (RANKL)은 파골세포의 분화와 기능에 중요한 역할을 하는 단백질로 이들 물질의 조절에는 p38 MAP kinase가 관여한다. 그러나 치주인대 섬유모세포에서 RANKL 발현 시 p38 MAP kinase의 역할은 잘 알려져 있지 않다. 이에 이번 연구는 마우스 치주인대 섬유모세포의 $IL-1{\beta}-induced$ RANKL 발현과정에서 p38의 역할을 규명하고자 하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 마우스 치주인대 섬유모세포에 $IL-1{\beta}$ (1ng/ml)의 자극은 수용성 RANKL의 합성을 증가시켰다. 수용성 RANKL의 합성은 p38 MAP kinase 억제제인 SB203580에 의해 농도 의존적으로 억제되었으나 다른 MAP kinase 억제제인 SP600125, JNK 억제제와 PD98059, ERK 억제제에 의해서는 수용성 RANKL의 합성이 조절되지 않았다. NF-kB 억제제에 의해서도 수용성 RANKL의 합성이 억제되지 않았다. RANKL 유전자의 발현은 $IL-1{\beta}$로 자극 시에는 대조군에 비해 약 5배의 발현 증가를 보였으나 SB203580으로 전처치 시 $IL-1{\beta}$ (1ng/ml)로 자극시보다 약 1.5배의 감소를 보였다. 그러나 SP600125, PD98059, 및 NF-kB 억제제로 전처치한 경우에는 $IL-1{\beta}$로 자극한 경우와 비슷한 수준을 보였다. $IL-1{\beta}$로 자극 시 RANKL 유전자의 반감기가 90분 이었으나 SB203580로 전처치 후 $IL-1{\beta}$로 자극 시 RANKL 유전자의 반감기는 60분으로 감소하였다. Cycloheximide 전처리 시 SB203580에 의한 RANKL 유전자 발현 억제가 관찰되지 않았다. 단백질 분석결과 p38 MAP kinase의 인산화 활성은 30분까지 증가하였으나 그 이후 감소하여 2시간째에는 그 발현이 미약하였다. SB203580로 전처치 후 $IL-1{\beta}$로 자극 시 p38 MAP kinase의 인산화 활성이 감소하였다. 이상의 결과는 p38 MAP kinase가 RANKL 유전자 조절에 중요한 역할을 담당하고 있음을 시사한다.

골파괴를 동반한 중이진주종에서 RANKL과 OPG mRNA의 발현

변재용,차창일,여승근,김성완,조중생 대한이비인후과학회 2005 대한이비인후과학회지 두경부외과학 Vol.48 No.8

Background and Objectives:Bone resorption in middle ear cholesteatoma is mostly responsible for serious complications of the disease, but the pathogenesis of destruction due to bone resorption has not been fully elucidated, although osteoclast activation have been indicated in reports to have a major effect. We have investigated if the receptor activator of NF-κB ligand (RANKL), a cytokine that is arguably the most critical regulator of osteoclast differentiation and activation and its natural inhibitor, osteoprotegerin (OPG), may be important in the bone loss of cholesteatoma. Also, we evaluated the correlation of RANKL and OPG level with the extent of bone destruction. Subjects and Method:A real time RT-PCR was performed to determine and quantify the expression of RANKL and OPG mRNA in 13 cases of cholesteatoma and 8 cases of normal auditory canal skin. Result:1) All cholestatoma and normal external auditory canal skin expressed both mRNA of RANKL and OPG 2) mRNA of RANKL in cholesteatoma were expressed significantly higher than normal external auditory canal skin (p<0.05). 3). The ratio of RANKL to OPG concentration was significantly higher in cholesteatoma than in the normal external auditory canal skin (p<0.05). 4) The ratio of RANKL to OPG was significantly correlated to the extent of bone destruction (p<0.05). Conclusion:These findings suggest the RANKL-OPG loop feedback system is defined in cholesteatoma. RANKL may play a role in the bone destruction ofcholesteatoma. In particular, the balance in the ratio of RANKL to OPG is more important than RANKL

Erythromycin이 마모편 입자에 의한 향염 신호 전달계에 미치는 영향

이상수 ( Sang Soo Lee ),최영희 ( Young Hee Choi ),오권익 ( Kwon Ik Oh ),최연정 ( Yean Jung Choi ),강영희 ( Young Hee Kang ),박용욱 ( Yong Wook Park ),김도영 ( Do Young Kim ),장준동 ( Jun Dong Chang ) 대한고관절학회 2006 Hip and Pelvis Vol.18 No.1

목적: 인공 관절 주위 골용해증의 발생 과정에서 마모 입자에 의하여 대식 세포에서 분비된 사이토카인들이 RANKL(Receptor Activator of Nuclear Factor Kappa-B Ligand)에 의한 파골세포의 활성화 기작을 증강시킨다. 본 연구에서는 대식 세포의 반응을 마모 입자에 대한 반응과 RANKL에 의한 파골세포 분화 초기 과정을 구분하여 향염 신호계(pro-inflammatory signals)를 비교하였다. 또한 항염(anti-inflammatory) 작용을 가진 것으로 알려진 Erythromycin이 각 신호계에 미치는 영향을 분석하여 마모편에 의한 골 흡수를 Erythromycin이 억제하는 기전을 밝혀 보려 하였다. 재료 및 방법: Raw 264.7 생쥐 대식 세포주를 사용하였으며, 마모 입자는 자극 효과를 상승시키기 위하여 골 시멘트 (PMMA: Polymethylmethacrylate)와 UHMWPE(ultra high molecular weight polyethylene) 입자를 혼합하여 사용하였다. 동일한 배양 조건에서 마모 입자를 처리한 대식세포와 RANKL을 처리한 대식세포에 대하여 TNF-α, MAPKs(mitogen-activated phosphorylation kinase), I-κB (Inhibitory κB), H2O2의 변화를 분석하였다. 또한 Erythromycin에 의한 상기 신호 전달 물질들의 변화를 분석하였다. 결과: Erythromycin은 마모 입자와 RANKL에 의한 ERK과 p38의 인산화, 마모편에 의한 H2O2 증가를 억제하였으나, TNF-α분비와 RANKL에 의한 H2O2 생성은 억제하지 못하였다. Erythromycin은 마모 입자에 의하여 억제된 I -κB의 활성을 증가시켰다. 결론: Erythromycin은 대식세포의 반응 중 RANKL에 의한 파골세포 분화 신호보다는 마모 입자의 자극에 의한 활성산소와 NF-κB의 활성을 주로 억제한다. 그러므로 Erythromycin은 이러한 항염 작용을 통하여 골 흡수 억제 효과를 나타낼 것으로 예상되므로 향후 파골세포 분화 신호계에 관한 보강 연구가 필요할 것이다. Purpose: In periprosthetic osteolysis, cytokines, which are secreted from macrophages by the stimulation of particles, up-regulate the signaling for osteoclast activation through RANKL (Receptor activator of Nuclear Factor Kappa-B Ligand). This study compared the reaction to the particles and RANKL in the macrophages by examining the changes in the pro-inflammatory signals. In addition, because erythromycin has an anti-inflammatory effect, the effect of erythromycin on the pro-inflammatory signals by particles and RANKL was also analyzed to clarify the mechanism for the anti-resorptive effect with particles. Materials and Methods: The Raw 264.7 cell line (murine macrophage cell line) was used for these experiments. The particles were made from PMMA (poly-methyl-meth-acrylate) and UHMWPE (ultra high molecular weight polyethylene) to enhance their stimulatory effects. Under the same culture conditions used for macrophages, the cells were treated with either particles or RANKL. The differences in the production of TNF-α, activities of MAP kinase, I-κB and reactive oxygen species (ROS) between the particle and RANKL treated macrophages were examined. The influence of erythromycin on these models was also observed. Results: Erythromycin inhibited ERK and p38 phosphorylation in both models, and suppressed the increase in H2O2 production in the particle-treated macrophages. However, erythromycin inhibited neither the production of TNF- in both models nor the production of H2O2 in the RANKL-treated macrophages. In addition, erythromycin reversed the suppression of I-κB by the particles. Conclusion: For the response of macrophages, erythromycin mainly suppresses the particle induced ROS and NF-κB activation compared with RANKL-induced osteoclastogenesis signaling. Erythromycin might suppress particle-induced osteolysis through these anti-inflammatory effects. Therefore, further studies on the downstream signals of osteoclastogenesis will be needed.

Effect of Osteotropic Agents on the Expression of RANKL and OPG in Saos-2 Cells

Kim, Si Nae,Kim, Yong Hee,Kim, Gwan-Shik,Baek, Jeong-Hwa Korean Academy of Oral Biology and the UCLA Dental 2002 International Journal of Oral Biology Vol.27 No.1

Various osteotropic agents that influence bone resorption are known to act primarily via osteoblasts/stromal cells. Recently, receptor activator of nuclear factor-kB ligand (RANKL) and osteoprotegerin (OPG) have been suggested to be key molecules that regulate osteoclast differentiation and activation. RANKL induces osteoclastogenesis and activates mature osteoclasts while OPG acts as a physiologic inhibtor of RANKL. It is conceivable, therefore, that change in RANKL and OPG expression in osteoblasts/stromal cells affect their ability to support osteoclast formation, activity and survival. In this study, we examined the effects of several osteotropic agents on RANKL and OPG mRAN expression in Saos-2 human osteoblastic cells. Cells were exposed to parathyroid hormone (PYH, 10^-8M), 1,25-dihydroxyvitamin D_3 (1,25(OH)_2D_3, 10^-8M), dexamethasone (10^-8M), interleukin-1β (IL-1β, 5ng/ml), tumor necrosis factor-α (TNF-α, 5ng/ml), transforming growth factor-β (TNF-β, 5ng/ml), or insulin-like growth factor-I (IGF-I, 10ng/ml) for 2, 4, 8, and 24h, and mRNA levels were analyzed by semi-quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction. All the tested osteotropic agents more or less regulated both RANKL and OPG mRNA level during the examined period. RaNKL/OPG ratio was up-regulated by PTH, 1,25(OH)_2D_3, dexamethasone, TGF-β, IGF-I, and increased RANKL/OPG ratio was maintained up to 24h. IL-1β and TNF-α transiently they greatlhy decreased RANKL/OPG ratio. These results showed that RANKL and OPG could be potential targets for bone resorption regulation by osteotropic hormenes, cytokines, and growth factors. However, regulatory patterns were not alvays coincident with in vivo or in vitro effects on osteoclastogenesis, implying that RANKL and OPG are not the sole mediators of their action.