부갑상선호르몬 (PTH 1-34)을 주 1회 투여한 성견에서 상악 치조골 미세구조 및 골재형성 효과

Abstract

This study investigates the anabolic effects of moderate or high dose of intermittent recombinant human parathyroid hormone (1-34) [PTH (1-34), teriparatide] administration on maxillary alveolar bone under physiological mastication force. Three mongrel dogs were each injected once weekly for 20 weeks with vehicle (CON), 1.6 μg/kg/week PTH (PTH1.6), or 3.2 μg/kg/week PTH (PTH3.2). Bone density and bone remodeling on maxillary alveolar trabecular bone were evaluated through bone microarchitectural and histomorphometric analyses using micro-computed tomography (micro-CT), fluorescent labeling, and hematoxylin and eosin (H&E) staining. Micro-CT showed that bone mass and density increased with increasing bite forces in all subjects. Trabecular bone volume and bone mineral density increased significantly in the PTH1.6 subject but decreased in the PTH3.2 subject when compared to the control subject. Fluorescent labeling showed that new bone formation was the greatest in the PTH1.6 subject, followed by the PTH3.2 and CON subjects. In all subjects, new bone formation increased with increasing bite forces. H&E staining revealed no significant differences in the number of osteoclasts and osteoblasts according to PTH dose or bite force. Our results showed that moderate doses of intermittent PTH (1-34) administration had greater anabolic effects than high doses. Furthermore, bone density and formation were enhanced with stronger bite forces.;부갑상선호르몬 (Parathyroid Hormone, PTH)은 칼슘 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 하며, 뼈 동화 작용 (anabolic effect)을 통해 골형성촉진제 (bone formation-promoting agent)로써 골다공증 치료제로 사용되고 있다. 최근 치과 영역에서도 치주염, 치아교정, 골괴사 등 여러 분야에서 부갑상선호르몬의 효과에 관한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 적정 용량 (moderate dose) 또는 고용량 (high dose) 간헐적 부갑상선호르몬 투여 [intermittent PTH (1-34) administration]의 성견 상악 치조골 해면골에 대한 동화효과 (anabolic effect)에 대해 연구하는 것을 목적으로 한다. 영구치열이 형성된 잡종견(mongrel dog) 3마리에 각각 생리식염수 1ml (대조군, control, CON), 부갑상선 호르몬 1.6 µg/kg/week (PTH1.6 투여군), 부갑상선 호르몬 3.2 µg/kg/week (PTH3.2 투여군)를 20주 동안 주 1회 투여하였다. 상악 제4소구치, 제1대구치, 제2대구치 주변 치조골 해면골에 대하여 마이크로-CT (micro-computed tomography, micro-CT), 형광염색 (fluorescent staining), hematoxylin and eosin (H&E) 염색을 통해 골 미세구조와 동화작용을 평가하였다. 마이크로-CT 결과, 치조골량과 골밀도는 대조군 및 PTH3.2 투여군에 비해 PTH1.6 투여군에서 가장 높았으며, PTH3.2 투여군의 골밀도는 오히려 대조군보다 낮게 나타났다. 모든 개체에서 악궁 내에서 최후방 구치부로 갈수록 치조골량과 골밀도가 증가하였다. 형광염색을 통해 분석한 치조골 해면골의 신생골 형성 (new bone formation)은 PTH1.6 투여군에서 가장 높았으며, PTH3.2 투여군과 대조군 순서로 높게 나타났다. 상악 치조골 해면골의 신생골 형성은 모든 개체에서 악궁의 최후방 구치부에 위치할수록 증가하는 결과를 보였다. H&E 염색 결과, 조골세포 (osteoblast)와 파골세포 (osteoclast)의 수는 부갑상선호르몬 투여량이나 악궁 내 치조골 위치에 따른 유의미한 차이점을 보이지 않았다. 본 연구 결과, 고용량 (3.2 µg/kg/week) 부갑상선호르몬보다 적정 용량 (1.6 µg/kg/week)의 주 1회 간헐적 부갑상선호르몬 (PTH 1-34, teriparatide) 투여 시 잡종견의 상악 치조골 해면골에서 높은 동화작용을 보이는 것으로 나타났다. 부갑상선호르몬의 투여 효과를 극대화하기 위해 적정 부갑상선호르몬 투여 용량과 ‘anabolic window’에 속하는 투여 기간을 고려하는 것이 중요하다. 또한 상악궁에서 최후방 구치부에 위치할수록 치조골 해면골의 골밀도 및 신생골 형성이 증가하였다. 향후 좀 더 많은 표본을 대상으로 적정 부갑상선호르몬의 투여 용량과 투여 기간을 찾기 위한 추가 연구가 필요하다.