목적은 다양한 농도의 포도당이 골조성세포의 골연성단백질 합성과 분비에 미치는 영향 및 당뇨병이 쥐 뼈량에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 방법 (1) 골연성단백질 효소 소화를 통해 쥐 두개골에서 원대성 골조 생성세포를 추출하였으며, 다양한 포도당 농도 조건에서 실험을 4개 그룹으로 나누어 실시하였다. 각각의 그룹에서는 표준당(5.5 mmol/L), 중간당(11.5 mmol/L), 중고당(16.5 mmol/L) 및 고당(25 mmol/L) 환경에서 세포배양을 실시하였다. EdU 염색을 통해 세포 증식 능력을 관측하였으며, Transwell 실험을 통해 세포 이동능력을 평가하였다. 세포 면역 형광법 및 Western blotting을 사용하여 Ⅰ형 골연성단백질(COL-1) 함량을 검사하고 정량분석을 실시하였다. 카르본황산염 분초(ARS) 염색 및 알칼리성 인산염효소(ALP) 염색을 통해 다양한 농도의 포도당 환경이 골연성능력에 미치는 영향을 평가하였다. (2) 6주령 수컷 C57BL/6 쥐를 대상으로 대조군과 모델군으로 무작위로 나누었으며, 각 그룹당 5마리씩 실시하였다. 모델군은 고지방 식이를 4주간 투여한 후 소변효소(STZ) 주사를 통하여 당뇨병 쥐 모델을 구축하였으며, 두 그룹의 원대성 골조도 셀을 사용하여 골연성능력을 평가하였다. (3) 미세 단층 조영술(Micro-CT)를 사용하여 대퇴골의 골밀도(BMD), 골체적분수(BV/TV), 골송이 수(Tb.N) 및 골송이 분리도(Tb.Sp)를 분석하였으며, 3점 굽힘시험을 통해 최대하중, 양수탄성모듈, 파단에너지, 경직력 기계적인 매개변수를 평가하였다. RT-qPCR을 통해 골연성유전자 Alp, Opn, Col1a1 및 Lox 유전자의 발현을 검사하였으며, Masson 및 Mallory 염색법을 사용하여 골송이 COL-1의 함량을 평가하였다. 결과 (1) EdU 및 Transwell실험 결과, 포도당 농도의 증가에 따라 골조 생성세포의 증식과 이동능력이 유의하게 감소하였으며, 골조 세포 COL-1 및 라이신 산화효소(LOX)의 단백질 발현 수준이 유의하게 감소하였다(P<0.001). ARS 및 ALP 염색 실험 결과, 당뇨병 농도의 증가에 따라 골조 생성세포의 칼슘 침착과 ALP 활성이 유의하게 감소하였다(P<0.05 또는 P<0.001) (2) 대조군과 비교하였을 때, 모델군 쥐는 삼다하나적 증상을 나타내며, ARS 및 ALP 염색은 골조 생성세포가 유의하게 감소함을 보여주었다(P<0.001). (3) Micro-CT 및 3점 굽힘시험 결과, 대조군과 비교하였을 때, 모델군은 골 미세구조 변화가 나타나고, Tb.N은 감소하고, Tb.Sp는 증가하며 최대하중, 양수탄성모듈, 파단에너지, 경직력이 유의하게 감소하였다(P<0.05). RT-qPCR실험 결과, 대조군과 비교하였을 때, 모델군 골연성 기저Alp, Opn, Col1a1 및 Lox의 mRNA 상대발현량이 감소하였다(P<0.01 또는 P<0.001). Masson 및 Mallory염색 결과, 대조군과 비교하였을 때, 모델군의 콜라겐의 함량이 유의하게 감소하였다(P<0.01). 결론 고당 환경은 골조 생성세포의 증식,연성능력 및 이동능력을 억제시킬 수 있으며, 당뇨병 쥐의 골량이 감소되고 취약해지며, 로신산 산화효소 및 콜라겐함량의 감소가 이과정에 참여할 수 있다.

당뇨병; 고당 환경; 골조 생성세포; 골연성단백질; 골량