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Protective Effects of Compound K, a Potential Therapeutic Agent for Osteoarthritis, in the Differentiation of Hydrogen Peroxide-treated Pre-osteoblastic MC3T3-E1 Cells 원문보기

  • 저자

    강세라, Kang, Se Ra

  • 학위수여기관

    경희대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    한방재료가공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

  • 키워드

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13536651&outLink=K  

  • 초록

    본 연구는 protopanaxadiol 주요 대사 산물 compound K (CK)가 과산화수소를 처리한 조골세포주 MC3T3-E1 대한 보호 효과를 확인하고 CK의 분자 메커니즘을 확립하기 위한 목적으로 실험이 진행 되었다. 리간드 분자가 단백질 구조에 어떠한 구조로 얼마나 강하게 결합하는지를 예측하는 분자 모델링 방법인 다킹을 통하여 Compound K가 골 관절염에 주요 작용 인자인 IKK에 가장 강하게 결합하는 결과를 토대로 인삼 사포닌 Rk3, Rh1, Rh2, F1, CK 중에서Compound K를 선택하였다. 실험에 앞서 CK의 최적 농도 (0.01 ~ 10μM)와 H2O2 (0.5 mM)가 세포 독성 실험을 통하여 앞으로 진행될 다음 실험을 위해 선택되었다. CK는 H2O2 를 처리한 MC3T3-E1 세포를 통해 골세포 효소인ALP, 콜라젠 및 칼슘침착을 활성화 시켰다. 또한 조골 세포의 활성 산소 종에 대한 CK의 보호 효과 (ROS)와 산화 질소 (NO)를 분석 하였다. CK는 특히 H2O2를 처리한 상태에서 뼈 질환과 관련하여 염증상태에서 증가하는 ROS, NO 발현을 억제한다. 이에 더불어 CK는 파골 세포 분화 유도 인자인 IL-1β와 IKK 활성을 억제하는 것으로 나타났다. 본 연구의 데이터는 CK가 관절염의 예방에 치료 응용의 개발에 결정적인 역할을 할 수 있다는 것을 보여준다.


    Nowadays ginseng is mostly used in Asia, especially Korea, Japan and China, and in North America and Europe. The active compounds of Panax ginseng are commonly known as ginsenosides, which are of three types: protopanaxadiol, protopanaxatriol, and oleanolic acid; recently 128 ginsenosides have been identified from P. ginseng. We selected several important ginsenosides among PPD to perform our docking study and determine if they had binding affinity with the IκB kinase (IKK), which is the main stimulator of upstream of NF-kB. Among them, only a few ginsenosides demonstrated binding affinity with IKK. Other then ginsenoside Compound K (CK) which is the main metabolite of protopanaxadiol-type ginsenoside rest of them had good binding affinity with IKK. Our study focused on this ginsenoside and analyzed its impact on the differentiation markers of the H2O2 induced MC3T3-E1 pre-osteoblastic cell line. First, optimal concentration of CK (0.01-10 μM) and H2O2 (0.5 mM) were chosen for the subsequent experiments after cell viability assay. CK dramatically increased the expression of alkaline phosphatase (ALP), type collagen I (Col-I) and also activated mineralization in H2O2 -treated MC3T3-E1 cells. To investigate the recovery effect of CK for osteoblast reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO) assays were examined. CK suppressed ROS, NO production which is responsible for bone diseases, especially osteoarthritis induced by H2O2. It also was found that CK inhibits the activation of osteoclast differentiation-inducing factors such as IL-1β and IKK. All of our data demonstrates that CK may play a crucial role in the development of therapeutic applications in the prevention of osteoarthritis.


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