골관절염 병인에 있어서 연골세포의 세포사멸과 그 조절기전

김현정 Graduate School, Yonsei University 2000 국내박사

골관절염(osteoarthritis)은 관절연골의 점차적인 소실과 이에 대한 이차적인 변화인 활액막과 연골하골의 변화를 특징으로 하는 질환으로서, 특히 노년층에서 높은 유병율을 보이는 질환이다. 골관절염은 정형외과 영역에서 진료하는 임상의에게는 가장 흔히 접하게 되는 질병이나, 원인 및 병인에 대해서는 아직 뚜렷하게 규명된 바가 없다. 한편, 세포사멸(apoptosis)은 programmed cell death라고도 하며 세포괴사(cell necrosis)와는 상대적인 개념의 세포 사망으로서 염증반응이 없이 진행되는 것이 특징이며 자가면역질환, 종양, 퇴행성 뇌질환 등의 기전연구에서 그 역할이 규명되고 있다. 최근 발표된 연구에 의하면, 골관절염의 연골세포가 정상관절의 연골세포에 비해 높은 비율의 세포사멸을 보이며, 또한 Fas에 대한 항체를 처치한 경우에도 부분적으로 세포사멸을 일으킨다고 최근 보고된 바 있다. 이에 본 연구는 골관절염의 연골세포에서 일어나는 세포사멸의 양상을 정상관절의 연골세포와 비교하고, 죽음 수용체/리간드의 발현을 조사하여, 골관절염의 병인에 있어서 세포사멸의 역할을 규명하고 그 조절기전을 밝히는 데에 목적이 있다. 본 연구에서는 골관절염으로 인골슬관절 치환술을 시행받은 환자의 관절연골과 외상에 의해 슬상절단술을 시행받은 환자의 절단지에서 채취한 관절연골을 재료로 in situ TUNEL assay를 이용한 형태학적 연구를 통해 세포사멸의 정도와 위치를 비교하고, 관절연골 조직에서 RNA를 분리하여 역전사중합효소 연쇄반응을 통해 apoptosis 조절에 관여하는 Fas 관련분자 및 bcl-2 family, TRAIL 및 그 수용체와 IL-18 (인터루킨-18)의 RNA 발현정도를 알아보았다. 그 결과 형광 dUTP를 이용한 in situ TUNEL assay에서 골관절염이 없는 정상 대조군 관절연골 4례 모두에서는 세포사멸을 보이는 세포를 찾아볼 수 없었으나 골관절염의 관절연골 7례의 표본 중 6례에서 전형적인 세포사멸 세포들을 관찰할 수 있었다 (평균 11%). 발현량을 조사한 유전자들 중에서는 caspase-3, caspase-8, Fas 및 FasL의 RNA 발현정도가 골관절염의 연골에서 정상 대조군 연골에 비해 증가하였으며, 특히 FasL는 일부 골관절염에서 현저히 증가된 양상을 보였다. 또한 FasL의 유도체로 알려진 IL-18은 FasL가 증가된 환자에서 역시 강한 발현을 보였다. 한편, 면역조직화학법으로 FasL 단백의 발현을 조사하여 보았을 때, 역시 정상 대조군 연골에서보다 골관절염의 연골에서 현저히 강하게 발현됨을 관찰할 수 있었다. 결론적으로, 본 연구는 관절연골에서 FasL의 발현을 처음으로 보고하는 것이며, 이상의 결과는 Fas/FasL 경로가 골관절염에서 일어나는 관절연골의 퇴화에 관련될 것을 시사한다. 더우기 IL-18이 FasL의 유도체로 작용하여 그 전단계에서 발현하는 것으로 사료된다. 이는 차후 골관절염 치료에 있어서 새로운 접근을 제시하는 데 일조할 것으로 기대된다. Osteoarthritis (OA) is a disease marked by the gradual destruction of articular cartilage, accompanied by secondary change of synovium and subchondral bone. However the etiology and pathogenesis of the disease is not well understood. Recently it has been determined that apoptosis―which is a type of cell death characterized by distinct morphologic features―is involved in the development and progression of numerous degenerative diseases. It has also been reported that apoptosis is associated with the pathogenesis of OA. The present study aimed to demonstrate whether or not apoptosis occurred in chondrocytes of OA cartilage, and to determine which molecular mechanism and apoptotic pathway was involved in the apoptosis of chondrocytes in OA cartilage. For this study, OA cartilages were obtained from total knee arthroplasty and non-OA control cartilages from traumatic above-knee amputation. In TUNEL staining using fluoroscein-dUTP to confirm whether or not chondrocytes of OA cartilage undergo an apoptotic process, 6 of 7 OA cartilages showed fluorescein-dUTP-tagged chondrocytes (apoptotic index: 5∼30%). In contrast, all 4 non-OA control cartilages showed no dUTP tagged chondrocytes. To determine which regulatory molecules of apoptosis might work in OA cartilage, the transcript of bcl-2 family genes, caspase members, Fas-related genes, TRAIL and its receptors, and interleukin-18 (IL-18) were evaluated by RT-PCR. Furthermore to determine the expression of FasL in OA cartilage at the protein level, immunohistochemical staining for FasL was performed. Among bcl-2 family genes and caspase members, OA cartilage demonstrated slightly higher levels of caspase-3 and caspase-8 mRNA expression than in non-OA control cartilage, while the bcl-2 family genes―bcl-2, bcl-xL, bax, and bcl-xS―were expressed with low levels in overall OA cartilage and non-OA control cartilage without significant differences. Meanwhile, similarly strong expression of Fas transcripts was shown in overall OA and non-OA cartilage, with a slight increase in OA cartilage. No or weak expression of FasL transcripts was shown in non-OA control cartilage, whereas highly increased expression of FasL transcripts was shown in OA cartilage. Immunohistochemical study also confirmed the high expression of FasL in OA cartilage at the protein level, in correlation with the expression level of FasL transcript. IL-18, known as a strong inducer of FasL and also known to be expressed in articular cartilage, was investigated to determine the correlation between the expression of FasL and IL-18. Although the expression of IL-18 transcripts did not show a clear correlation with the expression of FasL, the cartilage expressing the higher level of FasL also expressed the higher level of IL-18. Another death-inducing ligand, TRAIL, showed generally moderate expression in overall OA cartilage and non-OA control cartilage without definite differences. Among TRAIL-receptors, DR-4 was weakly expressed in overall OA and non-OA control cartilage, and DR-5 was expressed with moderate levels in some OA cartilages and with overall weak levels in other OA and non-OA cartilages. TRAIL-receptors which decoy the death signal, DcR1 and DcR2, were highly expressed in overall OA and non-OA. Although the role of the TRAIL/TRAIL-receptor pathway and bcl-2 families could not be completely ruled out, these results suggested that the Fas/FasL pathway plays a significant role in chondrocyte apoptosis of OA cartilage, and that FasL expression was probably induced by IL-18 activation. This study documents for the first time that FasL could be expressed in chondrocytes of articular cartilage, with a particularly high level in OA cartilage. Understanding of the role of Fas/FasL in regulating chondrocyte apoptosis may contribute in developing a more rational therapeutic strategy of OA in clinical application to stop the initiation or progression of the disease condition.

운동 강도가 MIA에 의한 골관절염 유발 흰쥐의 척수 내 사이토카인과 신경영양성인자의 발현에 미치는 영향

박수진 대구대학교 2011 국내박사

골관절염은 노인들에게서 흔히 나타나는 퇴행성 질환 중에 하나로, 관절 연골의 소실과 함께 윤활막과 연골밑뼈의 퇴행성 변화가 특징이다. 증상으로는 관절 형태의 변형과 함께 관절 주위 근육의 위축, 관절의 강직 등 관절 기능에 문제가 발생하며, 체중을 지탱하거나 활동을 할 때 통증이 발생한다. 골관절염에서의 통증은 일반적으로 연골의 파괴와 밀접한 연관이 있다. 질환이 진행되면서 연골세포와 윤활막으로부터 TNF-α와 IL-1β, IL-6와 같은 전염증성 사이토카인의 분비가 증가되어 염증성 반응이 일어나고, MMP에 의해 연골을 이루고 있는 아교질과 프로테오글리칸이 파괴된다. 그리고 브래디키닌, 히스타민, 프로스타글란딘과 같은 통증 유발 물질이 분비되면서 연골밑뼈에 존재하는 말초 침해수용성 감각 신경이 활성화되어 통증이 발생한다. 뿐만 아니라, 말초 침해성 신호가 척수에 전달됨에 따라 척수 내에서 미세아교세포와 별아교세포가 활성화되고, 이들로부터 TNF-α와 IL-1β, IL-6와 같은 사이토카인의 분비가 증가되어 신경성 염증이 발생된다. 이로 인해 척수 내 신경 세포가 손상되고, 통각 수용체의 감수성이 증가하여 신경병증성 통증이 발생된다. 골관절염을 치료하는 방법으로는 주로 수술이나 약물 요법을 많이 이용하고 있는데, 이러한 방법은 부작용을 유발할 가능성이 높다. 그래서 오늘날 부작용을 최소화 하면서 통증을 줄이고 관절의 기능을 향상시키는 방법으로 운동이 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 MIA를 무릎 관절강 내에 주입하여 골관절염을 유발시킨 흰쥐를 대상으로 운동 강도가 골관절염 치료에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 실험동물들을 운동을 실시하지 않는 NEG군과 저강도 운동을 실시하는 LEG군, 중강도 운동을 실시하는 MEG군, 고강도 운동을 실시하는 HEG군으로 구분한 후, 4주간 트레드밀 운동을 적용하였다. 헤마톡시린-에오진 염색법을 이용하여 무릎 관절 연골의 형태학적 변화를 관찰하였고, Western blot analysis를 통해 척수 내에서의 TNF-α와 IL-1β의 발현을 측정하였으며, 면역조직화학법을 이용해 NGF와 GAP-43의 발현 양상을 관찰하여 운동 강도에 따른 치료 효과를 관찰하였다. 운동을 실시한 LEG군과 MEG, HEG군에서 NEG군에 비해 관절 연골의 손상 척도가 유의하게 감소되어, 연골이 회복된 것을 알 수 있었으며, 특히 중강도 운동을 실시한 MEG군에서 가장 높은 회복 수준을 보여 주었다. 척수 내 뒤뿔에서의 TNF-α와 IL-β의 발현 또한 MEG군에서 가장 적게 발현되어 긍정적인 치료 효과를 보여 주었고, HEG에서는 오히려 발현량이 증가하였다. 척수 내 NGF와 GAP-43의 발현 양상도 운동을 적용한 LEG군과 MEG, HEG군이 운동을 하지 않은 NEG에 비해 유의한 발현 증가를 보여 주었고, MEG군에서 가장 많이 증가한 것을 볼 수 있었다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때, 운동은 연골의 회복을 촉진시킬 뿐만 아니라, 척수 내에서 TNF-α와 IL-1β의 분비를 억제시켜 염증으로 인한 신경병증성 통증을 유발시키는 요소를 감소시키고, NGF와 GAP-43의 발현을 촉진시켜 손상된 신경 세포의 회복을 향상시키는 등 골관절염을 치료하는데 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 그리고 골관절염 환자의 치료를 위해 운동을 처방할 경우 너무 낮거나 강한 강도의 운동보다는 환자의 신체적 상황에 맞는 중강도의 운동을 처방하는 것이 골관절염 치료에 있어서 운동의 효과를 극대화 시키는 것임을 알 수 있었다. Osteoarthritis(OA) is a degenerative disease that is common among elderly people; it is characterized by articular cartilage destruction, degenerative deformation of the subchondral bone, and inflammation of the synovial membrane. In OA patients, cartilage destruction stimulates the secretion of proinflammatory cytokines such as tumor necrosis factor-α(TNF-α), interleukin-1β(IL-1β), and interleukin-6(IL-6) from the chondrocyte and synovial membrane. This results in inflammation, as well as the destruction of collagen and proteoglycan in cartilage by matrix metalloproteinases(MMPs), which increases activity of peripheral nociceptors or sensory nerve fibers in the subchondral bone, causing pain. Peripheral nociceptive signals are delivered to the spinal cord, within which microglial cells and astrocytes are activated, elevating the levels of TNF-α, IL-1β, and IL-6. This, in turn, elicits neuronal inflammation, damaging spinal neurons, heightening the sensitivity of nociceptive sensory neurons, increasing levels of inflammatory proteins, and triggering neuropathic pain. Currently, exercise is often applied as a major method of minimizing side effects, reducing pain, and enhancing joint functions. Nevertheless, when this approach is used for OA patients, exercise of moderate intensity suitable for their physical conditions should be prescribed. This study examined the effects of exercise intensity on the recovery of articular cartilage in the knee joint and on the expressions of cytokines, nerve growth factor(NGF) and growth associated protein(GAP-43) in the spinal cord. The authors applied treadmill exercise of diverse intensity for 4 weeks to Sprague-Dawley rats to which intra-articular injection of monosodium iodoacetate(MIA, 3㎎/50㎕, diluted in saline) was applied in the right knee joint to induce OA. The four-week exercise was not applied to the non-exercise group(NEG), while exercise of applicable intensity was applied to the low-intensity exercise group(LEG), moderate-intensity exercise group(MEG), and high-intensity exercise group(HEG) for four weeks. Observations were made of their morphological changes using hematoxylin & eosin stain, expressions of TNF-α and IL-1β in the spinal dorsal horn using Western blot analysis, and expressions of NGF and GAP-43 in the spinal dorsal horn using immunohistochemistry stain. It was found that articular cartilage damage scores were significantly lower in the LEG, MEG, and HEG than in the NEG, indicating that exercise helped recovery of cartilage; in particular, the MEG showed the highest level of recovery. The expression of TNF-α in the spinal cord, the LEG and HEG had more elevated expression significantly than the NEG. But the MEG had reduced expression significantly than the NEG, and that was similar to the NG although the level of expression was higher than NG. And the expression of IL-1β in the spinal cord, the LEG and MEG had reduced expression significantly than the NEG and that were lower than NG; in particular, the MEG showed the lowest expression. On the other hand, the HEG had more elevated expression significantly than the NEG. Regarding expressions of NGF and GAP-43 in the spinal dorsal horn, the LEG, MEG, and HEG had more elevated expressions significantly than the NEG. Although the levels of expressions were not significantly different among the three groups to which exercise was applied, the MEG had relatively higher levels of expressions than the other two groups. These study results suggest that exercise is effective in treating OA; it not only encourages recovery of cartilage, but also inhibits cytokines such as TNF-α and IL-1β in the spinal cord. As a result, factors that induce neuropathic pain are reduced and the expression of NGF and GAP-43 is stimulated; thus, the recovery of damaged neurons is improved. Further, when prescribing exercise to treat OA patients, exercise of moderate intensity suitable for patients’ physical conditions, rather than low or high intensity, maximizes the effects of this therapy.

한국의 65세 이상 노인인구의 골관절염과 대사증후군과의 관련성 : 대사증후군의 다면적 접근을 활용한 분석

박수연 중앙대학교 건강간호대학원 2022 국내석사

본 연구는 만 65세 이상 노인을 대상으로 대사증후군 유병 및 위험요인과 건강상태가 골관절염 유병에 미치는 영향을 파악하여 노인의 골관절염 관리를 위한 기초 자료를 제시하고자 시도된 2차 자료 분석 연구이다. 이를 위해 2016년부터 2018년까지 시행한 제7기 국민건강영양조사 원시자료를 이용하여 만 65세 이상 5,138명 중 조사자료가 모두 있는 총 4,080명의 자료를 분석하였다. 자료분석은 IBM SPSS Statistic ver.26 프로그램을 이용하여 대사증후군 유무, 대사증후군 위험요인, 건강상태와 골관절염의 관계를 알아보기 위해 카이제곱 분석을 시행하였고 영향요인을 알아보기 위해 로지스틱 회귀분석을 시행하였다. 골관절염 유병은 제변수들과 단변량 분석 결과 성별, 가구소득, 교육수준, 배우자 유무, 주관적 건강상태, 체질량지수, 대사증후군, 고혈압, 허리둘레, HDL 콜레스테롤, 중성지방, 대사증후군 위험요인 개수와 연관이 있었다. 골관절염 유병에 통계적으로 유의한 영향요인은 성별, 교육수준, 주관적 건강상태, 체질량지수, 허리둘레, 대사증후군 위험요인 개수로 나타났다. 인구사회적 특징, 건강상태, 대사증후군 및 대사증후군 위험요인을 투입하여 조사한 결과 여자일때, 주관적 건강상태가 나쁠수록, 체질량지수가 비만일때, 허리둘레가 복부비만일때 골관절염 유병가능성이 통계적으로 유의하게 높았다. 대사증후군 유무는 골관절염 유병 가능성에 영향을 미치지 않았지만 대사증후군 위험요인 개수는 골관절염 유병 위험도에 유의한 영향을 미쳤다. 본 연구결과는 최신자료를 이용하여 노인에 초점을 두어 주관적 건강상태, 체질량지수, 복부비만이 노인의 골관절염에 영향을 미치고 대사증후군 위험요소 개수가 골관절염 유병 위험도에 영향을 미친다는 것을 밝혀낸것에 의의를 가진다. 이를 바탕으로 노인에게 적용 가능한 복부비만관리요법 개발, 대사증후군 관리를 통한 골관절염 예방 교육 수행을 제안한다. This study is a secondary analysis study attempted to suggest basic data for the management of osteoarthritis in the older person by identifying effect of metabolic syndrome, metabolic syndrome risk factors, and health status on osteoarthritis. For data collection, Using the 7th National Health and Nutrition Examination Survey, a total of 4,080 people with all survey data were analyzed. Regarding data analysis, descriptive statistics, Chi-square test and Logistic Regression were performed using the SPSS program. As a result, osteoarthritis prevalence was related to gender, household income, education level, spouse presence, subjective health status, body mass index(BMI), metabolic syndrome, high blood pressure, waist circumference, HDL cholesterol, triglyceride and number of abnormal metabolic syndrome com- ponents. The results by correcting general characteristics, health status, metabolic syndrome and metabolic syndrome components were as follows; when gender is women, the worse the subjective health, the more the body mass index, the higher waist circumference, the prevalence of osteoarthritis was significantly high. Metabolic syndrome prevalence had no effect to osteoarthritis, however, number of abnormal metabolic syndrome components had significant effect to osteoarthritis prevalence. The results of this study are significant in that it was found that subjective health status, body mass index, and abdominal obesity affect osteoarthritis in the older person using the latest data, and that the number of abnormal metabolic syndrome components affects the risk of osteoarthritis. Based on the research results, it is suggested to develop abdominal obesity management therapy applicable to the older person and to prevention education of osteoarthritis through metabolic syndrome management

골관절염환자와 류마티스관절염환자의 주관적 건강상태와 영향요인 : 2007-2015년 국민건강영양조사 자료를 토대로

이경미 고려대학교 대학원 2018 국내석사

본 연구는 2007년-2015년(4기,5기,6기) 국민건강영양조사 원시자료를 이용하여 골관절염환자와 류마티스관절염환자의 주관적 건강상태와 영향요인을 파악하기 위한 단면적 서술적 조사연구이다. 연구대상자는 만 19세 이상 성인으로 의사로 부터 골관절염 또는 류마티스관절염을 진단받고 현재 질병을 앓고 있는 대상자를 선정하여 분석하였다. 연구 자료는 일반적 특성, 신체적 요인 및 심리·정서적 요인을 이용하였다. 자료 분석은 IBM SPSS/WIN(Ver 23.0)으로 통합가중치를 적용하여 골관절염환자와 류마티스관절염환자의 일반적 특성, 신체적 요인, 심리·정서적 요인을 빈도와 백분율로 분석하였다. 또한 두 질환의 주관적 건강상태의 차이를 교차분석 및 t-test, 각 요인에 따른 주관적 건강상태 영향요인은 다변량 로지스틱 회귀분석을 사용하여 분석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 전체대상자는 5593명으로 골관절염환자는 4976명(88.1%), 류마티스관절염환자는 617명(11.9%)이며, 골관절염환자와 류마티스관절염환자의 일반적 특성에서 연령, 교육수준, 건강검진수진유무가 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다. 골관절염환자와 류마티스관절염환자 간의 신체적, 심리·정서적요인은 체질량지수, 신체활동과 관련된 운동능력, 유병기간, 병합질환 수, 병합질환 중 심뇌혈관질환, 이상지 질혈증이 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다 각 질환 별 주관적 건강상태의 빈도는 골관절염환자는 1801명(38.7%)이 보통의 비율이 높았고, 류마티스관절염환자는 230명(36.1%)이 나쁨의 비율이 높았다.주관적 건강상태를 ‘매우 좋음’, ‘좋음’, ‘보통’은 주관적 건강상태가 좋음군으로‘나쁨’, ‘매우 나쁨’은 주관적 건강상태가 나쁨군으로 분류하였다. 골관절염환자에서 좋음군은 2665명(55.6%), 나쁨군은 2311명(44.4%)이었고, 류마티스관절염환자에서는 좋음군은 304명(50.4%), 나쁨군은 313명(49.6%)으로 나타났다. 두 질환간의 주관적 건강상태는 통계적으로 유의한 차이가 있었다(χ2 =6.49, p=.04). 골관절염환자와 류마티스관절염환자의 주관적 건강상태 영향요인은 먼저 각 질환에서 변수를 단변량 로지스틱 회귀분석을 이용하여 분석 한 후 통계적으로 유의하게 나타난 변수를 다변량 로지스틱으로 분석하였다(p <.05). 골관절염환자에서 주관적 건강상태 영향요인은 연령, 교육수준, 소득수준인지, 통증/불편감, 운동능력, 골관절염으로 인한 활동제한, 병합질환 수, 스트레스인지, 우울/불안으로 나타났다. 반변 류마티스관절염환자에서 주관적 건강상태 영향요인은 직업유무, 통증/불편감, 근력운동실천, 운동능력, 유병기간, 스트레스인지, 우울/불안으로 나타났다. 마지막으로 두 질환을 통합한 전체 대상자에서 주관적 건강상태 영향요인은 연령, 교육수준, 직업유무, 체질량지수, 통증/불편감, 운동능력, 관절염으로 인한 활동제한, 유병기간, 병합질환 수, 스트레스인지, 우울/불안으로 나타났다. 본 연구결과 골관절염환자와 류마티스관절염환자의 주관적 건강상태 영향요인을 확인 할 수 있었다. 이러한 연구결과를 바탕으로 골관절염환자와 류마티스 관절염환자에서 더 나은 건강결과를 위한 중재관리프로그램을 개발할 때 주관적 건강상태에 대한 다양한 관련 요인을 고려 할 필요가 있을 것으로 본다. Factors influencing self rated health in people with osteoarthritis and rheumatoid arthritis Kyungmi Lee Department of Nursing Graduate School, Korea University Directed by Associate Professor Soo Kyung Park, Ph.D, R. N. Purpose: The purpose of this study was to identify influencing factors of self rated health in people with osteoarthritis and rheumatoid arthritis. Methods: This study was conducted using data from Korea National Health And Nutrition Examination Survey, KNHANES (2007-2015). Those with osteoarthritis(n=4976) and rheumatoid arthritis(n=617) were analyzed in this data set. Various demographic and clinical data were used, including self rated health measure. Data were analyzed using SPSS/WIN 23.0 program. Descriptive and inferential statistics were used to analyze the data. Results: There were significant differences in self rated health between people with osteoarthritis and people with rheumatoid arthritis(χ2=6.49, p<.05). Multivariate logistic regression showed that age, education level, income, pain/discomfort, mobility, activity limitation by arthritis, number of comorbidities, perceived stress level, and depression/ anxiety significantly predicted self rated health in people with osteoarthritis. Multivariate logistic regression showed that occupation, pain/ discomfort, muscular exercise, mobility, duration of disease number of comorbidities, perceived stress level, and depression/ anxiety significantly predicted self rated health in people with rheumatoid arthritis Multivariate logistic regression showed that age, education level, occupation, body mass index, pain/discomfort, mobility, activity limitation by arthritis, and duration of disease, number of comorbidities, perceived stress level, and depression/ anxiety significantly predicted self rated health in people with arthritis Conclusion: Results showed that predictors for self rated health were different between people with osteoarthritis and people with rheumatoid arthritis. This result suggests that various associated factors for self rated health should be considered when developing interventions and management programs for better health alleviate outcome in people with osteoarthritis and rheumatoid arthritis. Key words: self rated health, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, arthritis

골관절염의 유병요인 및 신체적, 정신적 건강에 미치는 영향 : 국민건강영양조사(2016-2019)자료를 이용하여

김태훈 제주대학교 보건복지대학원 2021 국내석사

본 연구는 국민건강영양조사(2016-2019)의 원시자료를 이용하여 골관절염 의 유 병요인을 알아보고, 골관절염이 신체적, 정신적 건강에 미치는 영향을 알아보기 위 한 단면적 서술적 조사 연구이다. 연구대상자는 의사로부터 골관절염 진단을 받은 만 19세 이상 성인에 대하여 분석하였다. 연구 도구는 인구사회학적 특성, 건강행태 특성, 신체적·정신적 요인이며, 자료분석은 IBM SPSS statistics(ver.24)으로 골관절 염의 유병요인은 이항 로지스틱 회귀분석을 이용하였고, 골관절염이 신체적·정신적 건강에 미치는 요인은 다항 로지스틱 회귀분석을 이용하였다. 골관절염은 육체적, 기능적 장애를 유발하고, 삶의 질의 심각한 저해요인으로서 통증, 일상생활 장애, 우울감, 무력감, 노쇠감 등의 정신적 문제를 야기한다. 대표적 유병요인으로는 여성의 경우, 비만의 경우, 연령증가의 경우 등을 들 수 있다. 본 연구의 결과를 요약해보면 다음과 같다. 전체 대상자는 23,619명이며, 골관절염이 있는 대상자 2,818명(11.9%)중 남성 510 명(4.9%), 여성 2,308명(17.4)이었다. 골관절염의 유병요인은 성별, 연령, 교육수준, 체질량지수, 중강도 신체활동일수 등으로 나타났고, 골관절염이 신체적·정신적 건강 에 미치는 영향은 건강관련 삶의 질(EQ-5D), 주관적 건강상태, 평소 스트레스 인 지, 우울증 진단여부, 건강관련 삶의 질(HINT-8) 등에 통계적으로 유의하게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 지속적 예방과 관리가 필요한 골관절염의 공중보건학적 관리 시스템 개발에 대한 기초자료를 제공하고자 한다. This study is a cross-sectional descriptive study to find out the prevalence of osteoarthritis using raw data from the National Health and Nutrition Survey (2016-2019) and the effects of osteoarthritis on physical and mental health. The study subjects analyzed adults aged 19 and older who were diagnosed with osteoarthritis by doctors. The research tools are demosocial, health behavioral, physical and mental factors, and the data analysis is IBM SPSS statistics (ver.24), the prevalence factor of osteoarthritis is dichotomous logistic regression, and the factors that osteoarthritis affects physical and mental health are multinomial logistic. Osteoarthritis causes physical and functional disabilities and causes mental problems such as pain, daily life disorders, depression, helplessness, and senility. Typical factors of prevalence include women, obesity, and an increase in age. Summarizing the results of this study is as follows. The total number of subjects was 23,619, and out of 2,818 (11.9%) with osteoarthritis, 510 (4.9%) men and 2,308 women (17.4%). Prevalence factors of osteoarthritis were gender, age, education level, body mass index, and days of moderate physical activity. The effects of osteoarthritis on physical and mental health were health-related quality of life(EQ-5D), subjective health conditions, usual stress awareness, diagnosis of depression, and health-related quality of life (HINT-8). In this study, we would like to provide basic data on the development of a public health management system for osteoarthritis, which requires continuous prevention and management.

Nanoparticle-mediated induction of type II collagen-specific regulatory T cells for osteoarthritis treatment

손희수 서울대학교 대학원 2023 국내박사

골관절염(osteoarthritis)은 류머티즘 관절염과 함께 가장 대표적인 관절질환으로 알려져 있다. 골관절염은 병증진행과 함께 관절 주변 골의 과잉 형성, 관절 변형과 통증 및 점진적 운동 장애를 동반한다. 현재 전 세계 55세 이상 인구의 약 80%와 75세 이상 고령 인구의 거의 대부분이 퇴행성관절염 소견을 보이는 것으로 알려져 있다. 우리나라의 경우, 사회의 고령화가 급속도로 진행됨에 따라 골관절염으로 인한 통증을 호소하는 인구가 점차 증가하고 있으며, 노령인구에서뿐 아니라 젊은 인구 층에서도 환경적, 유전적 요인으로 인해 골관절염 발생이 증가하면서 골관절염으로 인한 의료비 지출 역시 빠른 속도로 증가하고 있는 추세이다. 현재까지 알려진 골관절염 치료방법으로는 항 염증성 약물투여, 생활 및 식습관을 개선하는 비약물요법 그리고 침습적 방법으로 관절을 수술하는 외래적 치료방법이 있다. 비스테로이드성 항염증 약물의 경우, 염증완화를 통한 통증 감소에는 효과적이나 위장관 부작용이 발생할 수 있고, 이 대안으로 사용된 약물인 COX-2 저해제의 경우는 심혈관계 부작용 및 위장관 손상을 일으킬 수 있다. 또한 외래적 수술방법의 경우, 효과적으로 통증의 원인을 제거할 수 있으나, 관절의 상태와 인공관절의 상태에 따라 재수술 가능성의 부담이 존재한다. 대개, 골관절염은 물리적 요인이 원인인 것으로 알려져 있으나, 최근 다수 논문들을 통해 골관절염에 면역체계가 관여하는 것이 알려지면서, 골관절염에서의 면역세포 작용의 이해 및 이를 바탕으로 한 면역조절이 중요성을 갖게 되었다. 본 연구에서는 제 2형 콜라겐 펩타이드 및 라파마이신을 담지하는 면역조절 나노입자를 골관절염 치료에 적용하였다. 실험 결과, 제 2형 콜라겐 펩타이드 및 라파마이신을 담지한 나노입자는 관용 수지상 세포를 유도시키고, 더 나아가 항원특이적 항염증성 조절 T 세포를 유도시켰다. 또한 관절에서 발생하는 염증성 면역세포에 의한 염증반응을 감소시키면서, 염증반응으로 수반되는 연골 파괴 및 통증을 완화시켰다. 주조직적합성 복합체 클래스 II에 항원을 제시하는 관용 수지상 세포 및 항원특이적 조절 T 세포가 골관절염 치료효과를 갖는지 여부를 확인하지 위해 각 세포를 이용한 입양전달 실험을 추가적으로 실시하였고, 그 결과 추가적인 나노입자의 주입 없이도 골관절염이 완화되는 것을 확인하였다. 종합하여, 우리는 제 2형 콜라겐 펩타이드 및 라파마이신을 담지한 면역조절 나노입자가 골관절염에 치료효능을 갖는 것을 확인하였다. 본 실험에서 사용된 나노입자는 더 나아가 골관절염뿐 아니라, 제 2형 콜라겐 펩타이드 대신 다른 질병 항원을 담지 시키면 심근경색, 뇌경색, 척추손상 등의 염증성 질환 또는 아토피, 류마티스관절염, 1형 당뇨병, 크론병, 루푸스 등 자가면역질환의 치료제로서도 활용할 수 있다. Osteoarthritis (OA) is known as the most representative joint disease along with rheumatoid arthritis (RA). OA is accompanied by excessive formation of bone around the joint, joint deformation and pain. Currently, it is known that about 80 % of the world’s population over the age of 55 and almost most of the population over the age of 75 show signs of OA. In the case of Korea, with rapid aging rate of the society, the number of people complaining of pain due to OA is gradually increasing. As a result, medical expenses are also increasing at a rapid pace. The known treatments for OA include administration of anti-inflammatory drugs, non-pharmacologic therapy to improve lifestyle and eating habits, and invasive joint replacement surgery. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are effective in reducing pain through alleviation of inflammation, but gastrointestinal side effects may occur, and cyclooxigenase-2 (COX-2) inhibitor may cause cardiovascular side effects and gastrointestinal damage. Also, in the case of surgery, the cause of pain can be effectively removed, but there is a burden of possibility of reoperation depending on the condition of both the joint and the artificial joint. In general, OA is known to be caused by wear of cartilage. However, recent articles revealed that immune system is involved in progression of OA. Therefore, understanding the immune modulation based on the action of immune cells in OA has become important. Here, we describe an immune-modulating nanoparticle for OA treatment. Intradermal injection of lipid nanoparticles (LNPs) loaded with type II collagen (Col II) and rapamycin (LNP-Col II-R) into OA mice effectively induced Col II-specific anti-inflammatory regulatory T cells, significantly increased anti-inflammatory cytokine expression and reduced inflammatory immune cells and pro-inflammatory cytokine expression in the joints. Consequently, LNP-Col II-R injection inhibited chondrocyte apoptosis and cartilage matrix degradation and relieved pain, while injection of LNPs loaded with a control peptide and rapamycin did not induce these events. Adoptive transfer of CD 11c+ DCs and CD4+CD25+ T cells isolated from LNP-Col II-R-injected mice suggested that tDCs and Tregs induced by LNP-Col II-R injection were likely responsible for the therapeutic effects. Taken together, we confirmed that immunomodulatory nanoparticles carrying type II collagen peptide and rapamycin showed therapeutic effects on OA. In addition to OA, the nanoparticles used in this experiment can be used for other inflammatory diseases such as myocardial infarction, cerebral infarction, spinal cord injury, or for autoimmune diseases such as atopic dermatitis, rheumatoid arthritis, type I diabetes, or Crohn’s disease by substituting the antigen for disease-specific antigens.

무릎 골관절염 등급에 따른 부위별 골밀도 연구 : 2010~11년 국민건강영양조사 자료를 이용하여

이상훈 서울대학교 보건대학원 2014 국내석사

연구배경: 급속히 노령화 사회로 변화되고 있는 현대에서 골관절염과 골다공증은 모두 뼈와 관련된 공통점이 있는 질환으로서 삶의 질 저하 및 사회 경제적 부담에 점차 더 많은 영향을 미치고 있다. 그러나, 이 두 가지 질환의 관련성에 대해서는 현재까지 논란이 있으며, 국내 연구는 아직 부족한 상황이므로, 국민건강영양조사 자료를 이용하여 한국인의 무릎 골관절염과 골밀도의 관련성을 조사하였다. 연구방법: 국민건강영양조사 제5기 원시자료중 골관절염 방사선 검사와 골밀도 자료가 모두 제공된 2010년과 2011년 자료를 이용하였으며, 골관절염 방사선 검사 대상인 50세 이상 남녀 6,327명의 자료를 분석하였다. 무릎 골관절염 영상판독은 Kellgren-Lawrence Grade를 이용하였고, 골밀도는 이중에너지 방사선 흡수법을 이용하여 요추와 대퇴골 골밀도를 측정하였다. 기타 변수로는 골건강과 관련이 있는 연령, 체중, 허리둘레, 체질량 지수, 교육수준, 가구소득, 흡연, 음주, 칼슘 섭취량, 혈청 비타민D, 부갑상선 호르몬, 알카라인포스트파아제를 채택하였다. 결과: 평균 연령은 남녀 모두 골관절염군(OA군)이 대조군(Non-OA군)보다 많았고, 남자는 OA군이 Non-OA군보다 50대 이상 모든 연령대에서 골다공증의 비율이 낮았으며, 여자는 조사 대상자 전체의 골다공증 비율은 OA군이 Non-OA군에 비해 1.36배 더 높았지만, 연령대별로 구분하면 50대, 60대, 70대 이상의 모든 연령대에서 OA군이 Non-OA군보다 골다공증의 비율이 반대로 낮게 나타났다. 골관절염 등급이 높아짐에 따라 대퇴부 전체 또는 부위별 골밀도는 대부분 감소하였으나, 요추는 골관절염 등급 0에 비해 등급이 높아져도 남자는 골밀도가 높아졌고, 여자는 골밀도의 감소폭이 대퇴부에 비해 작았다. 골밀도와 골관절염의 오즈비는 보정을 하지 않으면 남자는 유의한 관계가 없었고, 여자는 골밀도가 높을수록 0.33배까지 골관절염이 감소하였으나, 연령을 보정하면 남자와 여자 모두 각각 1.98배, 1.66배로 골관절염이 높아졌다. 결론: 연령은 두 가지 질환의 관계에 보정 전후 상반된 결과를 나타낼 정도로 영향이 매우 컸으며, 임상적으로는 고령이 될수록 골관절염과 골다공증이 병발할 가능성이 높아지는데, 특히 골관절염 환자의 경우 부위에 따라 요추 등은 퇴행성 변화로 인해 골밀도가 실제 상태보다 높게 측정될 수 있으므로, 골밀도 측정치만으로 골절 등 임상적 위험성을 간과해서는 안 되며, 향후 보다 명확한 인과관계 및 그 기전에 대한 보다 장기간의 추적조사가 요구된다.

防己黃芪湯이 Monosodium Iodoacetate로 유발된 흰쥐의 골관절염에 미치는 영향

김대훈 동신대학교 일반대학원 2013 국내석사

골관절염(osteoarthritis)은 성인에서 가장 흔한 관절 질환으로 주로 체중부하 관절을 많이 침범하여 관절 연골의 국소적인 퇴행성 변화, 연골하골의 비대, 주변 골연골부의 과잉 골형성, 관절의 변형 등을 특징으로 하며 반복적인 동통, 관절 강직감 및 점진적인 운동 장애 등을 초래한다1). 주로 65세 이상의 노년층에서 약 80% 이상의 발병율이 보고되었으며2), 현재까지 그 비율이 점점 증가하는 추세이다. 정확한 원인이 아직 알려지지 않았으나 골관절염은 노화로 인한 관절의 마모가 원인이 되고 이후에는 연골의 변성을 일으키는 다양한 생물학적 인자와 기계적인 요인으로 인해 발생되는 것으로 골관절염의 치료는 연골의 변성을 유발하는 요인을 최대한으로 억제함으로써 통증을 억제하고 연골의 재생과 함께 기능의 회복을 하는데 그 목표를 두고 있다3). 韓醫學的으로 골관절염은 膝關節, 筋肉 등에 疼痛, 疝痛, 痲木, 그리고 關節의 縱帶와 屈伸不利 등의 증상들을 수반하여 痺證의 범주에 속하며 膝痛, 膝疼痛, 膝腫, 鶴膝風, 膝痺 등으로 표현되고 있다1). 골관절염에 대한 한의학적인 최근 임상연구로는 길4)은 골관절염에 적용한 침치료의 효과에 대하여 보고하였고, 유5)은 관절염을 유발한 동물에게서 威靈仙을 적용하여 消炎, 鎭痛 및 해열작용에 대한 연구를 보고하였다. 또한 박6)은 실험적으로 유발한 골관절염 모델에 大防風湯을 투여하여 조직학적 및 형태학적 변화를 통해 효능을 입증하였으나 防己黃芪湯의 골관절염에 대한 연구는 아직 접하지 못하였다. 防己黃芪湯은 漢代 張의 ≪金匱要略≫7)에 風濕, 脈浮, 身重, 汗出, 惡風者에 사용한다고 기록되었는데, 防己黃芪湯의 補脾, 利濕시키는 효능으로 表虛하며 濕을 겸하는 자를 치료하여 임상에서는 비만, 슬관절염 등에 사용되고 있다. 또한 기9)등은 防己黃芪湯이 고지혈증이 유발된 흰쥐에 미치는 영향을 연구하였고 송8)은 防己黃芪湯이 비만이 유발된 흰쥐의 체중에 미치는 영향을 연구하였다. 김10)등은 防己黃芪湯이 가토의 신장기능에 미치는 영향을 연구하였다. 이처럼 防己黃芪湯이 비만 및 신장기능에 미치는 영향에 대한 연구는 많지만 防己黃芪湯이 골관절염에 미치는 효과에 대한 연구는 접하지 못하였다. 본 연구에서는 防己黃芪湯이 골관절염 치료에 어떠한 유의적 효과를 나타내는지 알아보기 위하여 MIA로 골관절염이 유발된 백서에 防己黃芪湯을 투여하고 활액 내 cytokine 측정, 혈액학적 검사, 병리조직학적 평가, 면역조직학적 방법을 사용하여 유의한 결과를 얻었기에 이를 보고하는 바이다.

가토 골관절염 모델에서 골관절염 중증도에 따른 혈소판 풍부 혈장 투여 효과 비교 : Comparison of Effectiveness of Platelet Rich Plasma According to Severity in Osteoarthritis Rabbit

이성욱 대구가톨릭대학교 대학원 2012 국내석사

목적: 혈소판 농축 혈장의 관절 내 주사가 최근 골관절염의 치료에 효과가 있다고 일부 보고되고 있으나, 골관절염의 중증도에 따른 치료 효과에 관한 연구는 보고되지 않고 있다. 이에 본 저자는 가토에서 실험적으로 유발한 무릎 골관절염에서 골관절염의 중증도에 따른 혈소판 농축 혈장의 투여 효과를 비교하기 위하여 본 연구를 시행하였다. 대상과 방법: 체중이 2.5-3.0kg 인 가토 14마리를 세 군(1군: 3마리, 2군: 4마리, 3군: 7마리)으로 나눈 후 가토의 양 무릎에 아교질분해효소 0.25mg(1군), 0.5 mg(2군), 1.0mg(3군)을 각각 주입하여 골관절염을 유발하였다. 무릎 골관절염 유발 4주 후 가토로부터 전혈 6ml를 채혈한 후 Huons??sPRP system을 이용하여 혈소판 농축 혈장 0.3ml를 분리하였다. 각 가토의 좌측 무릎 관절에는 초음파 유도하에 혈소판 농축 혈장을, 우측 무릎 관절에는 생리식염수 0.3ml를 각각 주사하였다. 골관절염 유발 9주 후 일산화탄소를 이용하여 가토를 희생시킨 후 부검하여 연골의 육안적 소견과 조직학적 소견을 관찰하였다. 연골의 육안적 변화를 보기 위하여 슬관절 주위의 피부를 절개한 후 관절낭을 열고 슬관절을 대퇴골단부와 경골단부로 분리하여 Yoshimi등의 방법으로 육안적 소견을 관찰하였다. 검사는 연골 연화(softening)를 1점으로, 세동(fibrillation)을 2점으로, 미란(erosion)을 3점, 궤양(ulceration)을 4점으로 하고 연골이 소실된 것을 5점으로 하였다. 대퇴골의 내측과 외측의 관절돌기를 손상 부위에 수직 방향으로 잘라 10% 중성 포르말린에 72시간 고정하였다. 고정한 관절을 탈칼슘화(decalcification)하고 파라핀 포매에 의한 3∼4㎛의 조직절편을 제작한 후 헤마톡실린 에오진(hematoxyline-eosin, H-E)으로 염색을 실시하여 광학현미경으로 조직학적 소견을 관찰하였다. 조직검사는 가토의 상태를 모르는 한 명의 병리의사가 ManKin 등의 정량적 판독방법에 따라 판독하였다. 본 실험에서 얻은 측정치의 통계분석은 윈도우용SPSS 프로그램 version 14.0을 이용하여 혈소판 농출 혈장 투여 부위와 생리식염수 투여 부위의 비교는 Wilcoxon-signed rank test를 이용하였고, 세 군간의 비교는 Kruskal-Wallis test를 이용하여 분석하였다. p 값이 0.05 미만인 경우를 통계적으로 유의한 것으로 판정하였다. 결과: 생리식염수를 주사한 무릎 관절의 육안적 평가에서 3군의 평균 점수(3.4±0.9)는 1군(2.0±0.3)과 2군(2.3±0.6)보다 유의하게 높았다(p<0.05). 혈소판 농축 혈장을 주사한 무릎 관절의 육안적 평가 평균 점수는 1군이 1.4±0.3, 2군이 1.6±0.8, 3군이 1.7±0.5로 세 군 모두에서 생리식염수 주사 군보다 유의하게 낮았다(p<0.05). 생리식염수와 혈소판 농축 혈장을 주사한 무릎 관절의 육안적 평가 점수 차이는 가장 심한 3군이 1.7로 1군 0.6, 2군 0.7보다 유의하게 높았다(p<0.05). 생리식염수를 주사한 무릎 관절의 조직학적 평가에서 3군의 평균 점수(6.7±0.9)는 1군(4.6±1.0)과 2군(4.7±0.5)보다 유의하게 높았다(p<0.05). 혈소판 농축 혈장을 주사한 무릎 관절의 조직학적 평가 평균 점수는 1군이 2.7±2.2, 2군이 3.0±1.7, 3군이 3.2±1.6로 세 군 모두에서 생리식염수 주사 군보다 유의하게 낮았다(p<0.05). 생리식염수와 혈소판 농축 혈장을 주사한 무릎 관절의 조직학적 평가 점수 차이는 가장 심한 3군이 3.5로 1군 1.9, 2군 1.7보다 유의하게 높았다(p<0.05). 결론: 혈소판 농축 혈장 관절 내 주사는 아교질분해효소 초음파 유도하 관절 내 주사로 유발한 가토 무릎 골관절염에서 관절염 중증도에 상관없이 치료효과를 나타내었다. 또한 무릎 골관절염의 정도가 심할수록 혈소판 농축 혈장 주사의 치료효과가 높았다. 향 후 본 예비 연구결과를 바탕으로 무릎 골관절염에 대한 혈소판 농축 혈장 주사의 전임상 추가실험이 필요할 것으로 생각된다.

사람 골관절염 연골에서 TRAIL 및 TRAIL 수용체의 발현에 관한 연구

박수경 동아대학교 2006 국내석사

목적 연골세포의 자멸(apoptosis)은 골관절염의 병인에 중요한 역할을 하고 있다. 연골세포의 자멸을 유도하는 다양한 인자들이 있으나 최근 골관절염의 실험 동물에서 TRAIL (TNF related apoptosis inducing ligand)의 발현이 연골세포의 자멸을 유도하여 골관절염의 병인에 기여한다고 알려져 있다. 그러나 아직 사람의 골관절염에서 TRAIL의 발현을 연구한 논문은 없다. 본 연구의 목적은 사람의 골관절염에서 TRAIL의 발현 양상을 연구하여 골관절염의 병인으로서 TRAIL의 역할을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 2005년 2월부터 2006년 2월까지 동아대학교 의료원을 방문하여 무릎 관절에 인공관절 수술을 받은 골관절염 환자 25명을 대상으로 인공관절 치환술 후 제거되는 환자의 무릎 관절부분을 수합하여 4% PFA (paraformaldehyde)에 24시간 처리하여 고정한 후 실험을 수행하였다. 또한 수술한 환자 25명 중 20명에게서 수술 직전에 관절액(joint fluid)을 미리 채취한 후 변성을 막기 위하여 즉시 -70℃에 보관한 후 실험에 사용하였다. 또한 골관절염의 병력이 없었던 7명의 부검예에서 관절액을 채취하여 실험의 대조군으로 사용하였다. 결과 골관절염 환자 25명 전원의 관절 연골에서 TRAIL이 발현되었으며, TRAIL 발현양과 TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase mediated dUTP nick end-labeling)의 발현정도는 통계적으로 유의한 양의 상관관계(p <0.05)를 보여 TRAIL 발현에 따라 TUNEL 발현도 증가되었다. 또한 TRAIL이 발현된 연골세포에서는 DR4와 DR5 두 종류의 death receptor가 발현되었으며, 또 DR4와 DR5가 발현되는 위치가 모두 TRAIL이 발현되는 위치와 동일하였다. 골관절염 환자 20명 중 4명의 관절액에서 TRAIL의 발현이 확인되었으며 환자군에서 발현양은 약 80~120 ㎍/ppm 사이였고, 대조군에서는 TRAIL 발현이 0~2 ㎍/ppm으로 골관절염 환자의 관절액에서 TRAIL 발현양이 높았다. 결론 골관절염 환자의 연골조직에서 TRAIL과 TRAIL 수용체가 발현되며 이는 최근 골관절염의 주된 병인으로 생각되고 있는 연골세포의 자멸을 유도하는 중요한 인자로서 생각된다. 따라서 향후 골관절염의 치료제 개발을 위해서 사람의 골관절염에서 TRAIL 발현에 대한 추가적인 연구와 TRAIL을 억제할 수 있는 선택적인 방법의 개발에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.