In Vitro Effects of Weissella cibaria CMU and CMS1 on Receptor Activator of NF-κB Ligand (RANKL)-Induced Osteoclas Differentiation
출처: J. Funct. Biomater. 2024, 15(3), 65;
URL : https://doi.org/10.3390/jfb15030065
저자: Mi-Sun Kang, Geun-Yeong Park, Jeong-Ae Park
목적 : 핵인자 κB 리간드의 수용체 활성화제 (RANKL) 유도 파골세포 분화에 대한Weissella cibaria CMU 및 CMS1의 시험관 내 효과
내용 요약 :
과도한 파골세포 활동은 치주염과 관련된 뼈 파괴를 촉진할 수 있다. 본 연구에서는 열처리 사균 oraCMU 및 oraCMS1s) 또는 무세포 상청액이 핵 인자 카파-B 리간드의 수용체 (RANKL) 활성화제에 반응하여 RANKL 처리된 RAW 264.7 세포의 파골세포 분화 및 뼈 재흡수를 억제하는지 여부를 확인하는 것을 목표로 했습니다.
파골세포 분화억제형성 억제력을 확인하기 위하여 TRAP(타르타르산염 저항성 산인산분해효소) 염색한 결과, 열처리 사균 oraCMU와 oraCMS1은 파골세포분화를 RANKL 처리 대조군 대비 96.1% 및 95.7% 억제하였으며, 무세포 상청액 oraCMU 및 oraCMS1은 TRAP 양성세포수를 51.25, 31.9% 억제하였다.
뼈 재흡수를 억제하는지 여부를 확인하기 위해 상아질 디스크에서 뼈 구멍 형성 억제력을 평가한 결과에서는 사균 oraCMU와 oraCMS1은 모두 뼈 구멍 형성을 99.0%까지 억제하였으며, 무세포 상청액 oraCMU 및 oraCMS1은 67.3%~97.0% 유의하게 억제시켰다.
파골세포 생성 관련 유전자 발현 억제력을 평가한 결과에서 사균 oraCMU는 c-Fos, NFATc1, OSCAR, DC-STAMP, cathepsin K, TRAP의 유전자 발현을 85.3%, 92.0%, 89.2%, 89.4%, 89.6%, 96.8% 억제하였으며, HK-oraCMS1은 c-Fos, NFATc1, OSCAR, DC-STAMP, cathepsin K, TRAP의 유전자 발현을 각각 88.7%, 85.3%, 97.5%, 80.9%, 90.3%, 95.5% 억제했다. 무세포 상청액 oraCMU는 NFATc1, OSCAR, DC-STAMP, cathepsin K의 유전자 발현을 각각 40.8%, 34.6%, 49.4%, 57.5% 억제하였으며, CFS-oraCMS1은 c-Fos, NFATc1, OSCAR, cathepsin K의 유전자 발현을 억제했다.
또한, 사균 oraCMU는 c-Fos, NFATc1, Cathepsin K 단백질 발현을 각각 84.1%, 94.5%, 69.5% 억제하였으며, oraCMS1은 이들 단백질의 발현을 각각 77.5%, 91.9%, 76.9% 억제했다. 열처리 사균과 RAW 264.7 세포 사이의 직접적인 상호 작용을 방해하면 파골 세포 생성 관련 단백질의 발현에 대한 사균의 억제 효과가 사라진다는 것을 확인했다. 한편, 무세포 상청액 oraCMU는 c-Fos, NFATc1, cathepsin K 단백질 발현을 각각 49.8%, 47.6, 33.1% 억제했으며, oraCMS1은 이들 단백질의 발현을 각각 61.3%, 57.2%, 46.8% 억제했다.
파라프로바이오틱스는 주로 박테리아 세포 외피에 존재하며 펩티도글리칸, 테이코산, 세포벽 다당류 및 세포 표면 관련 단백질을 포함한 다양한 분자를 포함한다. 이러한 구성요소는 숙주 세포와의 상호작용의 초기 지점이기 때문에 중요한 효과 분자이다. 반대로, 포스트바이오틱스는 박테리아가 박테리아를 용해한 후 숙주 환경으로 분비하거나 방출하여 단백질, 유기산, 펩타이드 등 숙주에게 다양한 생리학적 이점을 제공하는 물질을 의미한다.
본 연구 결과로 파라프로바이오틱스 유사 죽은 세균이 포스트바이오틱스 유사 대사산물보다 파골세포 생성을 더 효과적으로 억제한다는 것을 입증했다. 또한, 이 연구에서는 사균 oraCMU와 oraCMS1이 숙주 세포와의 직접적인 상호작용을 통해 파골세포 형성을 억제하고, 이는 JNK와 p38을 포함한 MAPK 신호 전달 경로를 비활성화하여 파골세포 관련 유전자를 하향 조절한다는 사실을 밝혔다. 이는 파골세포 관련 단백질의 발현을 억제하여 파골세포의 분화와 골흡수를 억제함으로써 치주염을 예방할 수 있음을 시사한다.