니코틴 자극에 의한 추간판 세포의 Proinflammatory Mediator의 생성 (Generation of Proinflammatory Mediator of Intervertebral Disc Cells by Nicotine Stimulation)

서지정보

· 발행기관 : 대한척추외과학회
· 수록지 정보 : 대한척추외과학회지 / 21권 / 2호 / 84 ~ 89페이지
· 저자명 : 서형연, 김도연, 윤주현

초록

연구 계획: 니코틴 자극에 의한 추간판 세포내 proinflammatory mediators 측정을 통한 실험 연구목적: 니코틴 자극에 의해 추간판 세포의 퇴행을 유도하고, 요통의 원인이 될 것으로 생각되는 proinflammatory mediator들이 증가함을 관찰함으로써 추간판 퇴행과 요통의 연관관계를 알아보고자 한다.
선행문헌의 요약: 흡연은 추간판 퇴행과 요통의 원인중의 하나이다. 흡연의 주된 화학물인 니코틴은 carboxy-hemoglbin의 생성, 혈관수축, 섬유소 용해기전의 장애, 수핵세포의 대사변화 등의 기전을 통해 추간판의 단백다당을 감소시키는 등 추간판을 퇴행시킴을 밝힌 연구들이 있다.
대상 및 방법: 돼지 추간판의 섬유륜과 슬관절 연골을 채취하였고, pronase와 collagenase P를 이용한 순차적 효소분해를 통해 추간판 섬유륜 세포와 관절 연골세포를 획득하였다. Trypan blue를 이용하여 세포농도와 생존율을 검사한 후 알지네이트비드에 세포를 심어 삼차 배양하였으며, 니코틴을 각각0, 50, 100, 200, 300 nM을 처리하여 3, 6, 9일간 배양하였다.
배양액을 모아 ELISA 검사법으로 interleukin(IL)-1β, IL-6, IL-8을 측정하였고, 배양에 사용된 세포의 DNA를 정량하여, 생성된 proinflammatory mediator의 양을 정상화하였다. 돼지 슬관절 연골에서의 같은 실험의 결과와 비교하였다.
결과: 니코틴 농도에 따른 inflammatory mediator 변화를 살펴보면, DNA치는 대조군과 저농도 50 nM 니코틴 자극에서 의미있는 변화를 보이지 않았으며, 100, 200 nM의 니코틴 자극에서 일시적인 증가만이 관찰되었다.
IL-1β는 모든 군에서 유의한 증가가 관찰되지 않았으며, 이는 관절연골세포 실험군에서도 동일하였다. IL-6는 대조군와 저농도 자극군에서 유의한 변화가 없었으나, 200, 300 nM 자극군에서 유의한 증가를 보였으며, IL-8은 100, 200, 300 nM 니코틴 자극군에서 6일째에 유의한 증가가 관찰되었다. 관절연골세포를 이용한 실험군에서도, 200, 300 nM 자극군에서 유의한 변화가 관찰되었지만, 그 절대값은 섬유륜세포 실험군에 비해 낮았다.
결론: 돼지 추간판의 섬유륜 세포를 삼차배양하여 니코틴으로 자극한 결과, IL-6, IL-8 등 inflammatory mediator 등이 관절연골세포 시험군에 비하여 유의한 증가를 보였다. 이는 추간판 섬유륜 세포가 니코틴 자극에 대하여 관절연골세포보다 더 민감한 것으로 생각되며, 다른 cytokine에 대한 실험과 니코틴의 장기 효과에 대한 연구의 기초가 될 수 있을 것으로 생각된다.
색인 단어: 추간판, 섬유륜, proinflammatory mediator, 니코틴약칭 제목: 니코틴 자극과 섬유륜내 염증 매개체의 생성

영어초록

Study Design: Experimental investigation in vitro.
Objectives: To evaluate the relationship between the degeneration of intervertebral disc cells, and low back pain induced bydegeneration of intervertebral disc cells and increases in use of proinflammatory mediators via nicotine stimulation.
Summary of Literature Review: Smoking is a leading cause of degeneration of intervertebral disc cells and low back pain. Accordingto the existing literature, nicotine, one of the main ingredients in cigarettes, causes the degeneration of intervertebral disk cells includingdecrease of glycoprotein through generation of carboxy-hemoglobin, vasoconstriction, and disability of fibrinolysis and changes ofmetabolism of nucleus pulposus cells.
Materials and Methods: Annulus fibrosus of intervertebral disc and knee joint cartilage were collected from pigs; these cells wereacquired by gradual enzyme decomposition. Using Trypan blue, concentration and survival rate of cells were examined; cells wereinserted on alginate beads for tertiary cultivation. Nicotine was then applied at 0, 50, 100, 200 and 300 nM, respectively, and the sampleswere cultivated for three, six and nine days, respectively. After collecting culture fluid, it was measured for interleukin(IL)-1β, IL-6 andIL-8 with the ELISA Test. DNA of cells used for cultivation was quantitated and the amount of the resulting proinflammatory mediatorwas normalized. The results were then compared with the result of same study on cartilage of porcine knee joints.
Results: For changes of the inflammatory mediator based on the concentration of nicotine, in nicotine stimulation with low concentrationof 50 nM and the control group, there was no significant change, while transient increases of inflammatory mediator showed in nicotinestimulation with concentrations of 100, 200 nM, respectively. There was not a significant increase of IL-1β observed in all nicotinestimulation groups; these were the same results in porcine cartilage study. The level of IL-6 in 200, 300 nM nicotine concentrationshowed significant increases, respectively. The level of IL-8 in high dose nicotine stimulation groups also showed significant increasesof DNA on the sixth day. And in porcine cartilage study group, significant changes were observed in 200, 300 nM, but the absolute valuewas lower than that of annulus fibrous cells group.
Conclusion: Inflammatory mediators such as IL-6 and IL-8 increased as the result of tertiary cultivation of annulus fibrosus cells ofporcine intervertebral disk and nicotine stimulation. It is believed that the cells of the disc annulus are more sensitive than articularchondrocytes to nicotine stimulation. This may be the focus of future long-term studies effects of nicotine other inflammatory cytokinesKey Words: Intervertebral disc, Annulus fibrosus, Proinflammatory mediator, Nicotine

참고자료

· 없음