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□ 골관절 및 비 골관절 연골세포에 대한 전자기장의 영향
(Effect of electromagnetic fields on
human osteoarthritic and non-osteoarthritic chondrocytes)
2017.11.24.
출처: 미국 국립생물공학 정보센터(NCBI)
연구기관 : Ludwig-Maximilians University 등(독일)
키워드: Electromagnetic field, Human chondrocytes, Osteoarthritis,
Real-time PCR, Cartilage specific genes
o 연구의 배경
- 본 논문은 ‘17년 8월 14일 BioMed Central(BMC)을 통해 발표되었음
- 독일 Ludwig-Maximilians University대학의 Julia Isabelle Redeker를 비롯한 연구팀은 EMF 노출이 골관절염 및 비 골관절염 연골세포에 미치는 영향에 대하여 연구하였음
- 골관절염(이하 OA: osteoarthritis), 혹은 퇴행성 관절염(degenerative arthritis)은 관절을 보호하고 있는 연골의 손상이나 퇴행성 변화로 인해 관절을 이루는 뼈와 인대 등에 손상이 생겨 염증과 통증이 발생하는 질환을 의미함
- OA는 유병률이 높고 일상생활에서 통증과 장애를 유발하며, 현재 4천만 명 이상의 유럽인에게 영향을 미치고 있는 질환임. 인구 고령화로 인해 앞으로 질병의 사회적 비용이 증가할 것으로 전망
- 그러나 OA에 대한 치료법이 없어 현재 대부분의 치료는 약물 치료 혹은 인공관절 수술을 통해 관절을 교체하는 것으로 이루어짐
- 이러한 치료 방법은 단기적인 호전을 보이기는 하나 장기적인 치료 효과는 없음
- 전자기장의 조직 내 생물학적 영향은 ‘75년 Fukada와 Yasuda의 뼈의 압전 현상 연구에서 최초로 보고되었으며 이후 전기 및 자기장이 골 형성뿐만 아니라 연골을 보호하는 특성 또한 가진다는 것이 밝혀짐
- 동물 연구에서 EMF는 무릎 OA의 병변*을 감소시켰고, 사이토카인**의 퇴화 작용을 억제하는 효과를 보였음
* 병변(lesion): 병으로 인한 인체의 육체적 또는 생리적 변화를 의미함.
** 사이토카인(cytokine): 신체의 방어체계를 제어하고 자극하는 신호물질로, 면역 세포가 분비하는 단백질을 통틀어 일컫는 말이다.
- EMF 요법을 통해 골관절염의 통증을 줄이고 환자의 움직임을 개선할 수 있는 것으로 나타났으나 모든 환자를 대상으로 일반적으로 사용할 수 있는 치료법인지는 아직 확인되지 않았음
o 연구의 목적
- 최근 연구에서는 EMF가 연골 분화 과정에서 인간 간엽 줄기 세포(hMSCs)의 연쇄 반응 가능성을 증가시키는 것으로 나타남
- 위의 연구에서 주목할 점은 긍정적인 EMF효과가 최적 상태가 아닌, 최적 이하의 세포 조건에서만 발생하였다는 것임
- 이에 따라 본 연구진은 EMF가 건강한 연골세포와 퇴화된(degenerated) 연골세포에 미치는 영향이 다를 것이라는 가설을 세우고 실험을 통해 이를 비교하고자 하였음
o 연구 설계
- 무릎의 인공관절 수술을 받은 7명의 환자(환자 1-7, 평균 연령 67세)에게서 OA관절 연골을 얻음
- 관절 수술을 받은 3명의 어린 환자 및 무릎 관절과 무관한 외상에 의해 사망한 3명의 환자에게서 Non-OA 관절 연골을 얻음(환자 8-13, 평균 연령 15세)
- 아래와 같이 각 환자 당 10개의 세포 펠릿을 배양하여 5개는 EMF(5mT or 8mT)에 노출시키고 나머지 5개는 EMF 영향을 받지 않는 인큐베이터에 보관하여 대조군으로 비교함
- 배양된 펠릿을 바탕으로 염색(Staining) 및 면역조직화학(IHC), 정량 실시간 PCR 검사를 실시하였음
o 실험1 (면역조직화학염색)
- II형 콜라겐 염색은 EMF에 노출된 OA 펠릿(j) 및 비 OA 펠릿(k,l)에서 EMF에 노출시키지 않은 OA 펠릿(i)보다 더욱 명확하게 나타남
o 실험2 (PCR)
- 5mT EMF 치료를 적용한 OA 배양 펠릿은 대조군에 비해 COL2A1 및 ACAN 단백질의 발현이 유의하게 높게 나타남
o 결론
- 5mT EMF의 적용은 COL2A1와 ACAN 단백질의 발현을 증가시킴으로서 퇴행성 OA 연골세포에 긍정적인 영향을 미침
- 8mT EMF의 적용은 OA 및 비 OA 연골세포에 별다른 영향을 미치지 않았음
- 비 OA 연골세포에 대한 EMF의 적용은 별다른 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며 이는 초기 가설과 일치함
- EMF 치료는 OA 환자 치료에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대되며, 다양한 환경에서 EMF 효과를 평가하기 위해 더 많은 연구가 필요함
링크 : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5556359/
(리포터 : 안형상 연구원, 미래전파공학연구소) |
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