지난 연재들을 통해 Tissue Engineering의 핵심 원칙 중 하나인 Signaling Molecules에 포함되는 Growth Factor에 대해 ‘Growth Factor 어디까지 와있을까?’라는 제목으로 Food and Drug Administration(FDA)에서 유일하게 Bone Graft Substitute로 승인한 Osteoinductive Growth Factor인 BMP-2에 대해 알아봤다. 이 BMP-2의 여러 Cascade를 통한 신호전달 체계를 통해 Osteogenesis에 필요한 여러 인자들을 발현시켜 골형성을 도모하는 것에 대해 알아봤고, 2016년 Aaron W. 등이 보고한 BMP-2의 Side Effects에 대한 Review Article 을 통해 6가지의 대표적 부작용에 대해서도 또한 알아봤다; 1) postoperative inflammation, 2) Ectopic bone formation, 3) Osteoclast-mediated bone resorption, 4) Inappropriate adipogenesis, 5) Life-threatening cervical spine swelling, 6) Tumorigenesis.
그리고 우리 연구팀에서 Growth Factor에 대한 연구로써, BMP-2 이외에 Hyaluronic Acid (HA)에 대한 실험 및 연구를 2015년부터 시작하였고, 현재 첫 번째 실험은 2016년 Journal of Periodontology에 Accepted돼 Published된 상태다.
사실 임상을 대하는 치과의사 입장에서 상품화된 재료만 쓸 수 있기 때문에 HA라는 물질이 생소할 수 있지만, 대표적인 몇가지 논문을 향후 3번의 연재를 통해 소개함으로써 Hyaluronic Acid(HA’)에 대한 연구가 어디까지 와 있는지, 그리고 어떤 효과가 있는지에 대해서 알아볼 생각이다.
그 첫 번째로, 2013년 Amr ELkarargy에 의해 <Journal of American Science>지에 발표된 HA 를 Hydroxyapatite/ Beta tricalcium Phosphate에 믹스해 Alveolar Sockets Preservation을 시행한 동물 실험이다.
이 실험에서는 32마리의 New Zealand White Rabbits의 Lower Left Incisor를 발치하고, Hydroxyapatite/ Beta Tricalcium Phosphate (HA/BTCP)에 Hyaluronic Acid(HA’)을 믹스해 Alveolar Socket Preservation을 시행했고, Rabbits를 Hydroxyapatite/ Beta Tricalcium phosphate만 적용한 그룹, Hydroxyapatite/ Beta Tricalcium Phosphate에 Hyaluronic Acid 까지 함께 적용한 그룹, 그리고 아무것도 적용하지 않은 Control 그룹, 이렇게 세 그룹으로 나누어 실험했다. 모든 Rabbits는 Alveolar Socket Preservation을 시행 후, 4, 8주에 희생시켜 Histological과 Histomorphometric 평가를 했다.
다음은 3그룹의 4주와 8주째, Histologic Observations의 결과이다.
4주째 조직학적 분석에 의하면, Control Group에서는 Osteocyte를 감싸는 불규칙한 Thin Trabeculae들이 배열된 모습들이 관찰되고, 그 Trabeculae들이 Fibrous Tissue로 분리돼 있는 형태를 띤다. HA/BTCP Group에서는 다양한 두께의 Trabeculae가 불규칙하게 배열돼 있는 모습이고, HA/BTCP + HA’ 그룹도 HA/BTCP Group과 비슷한 양상이다.
8주째, 조직학적 분석을 보면 Control Group 과 HA/BTCP Group에서 Regular Thickness의 Bone Trabeculae 형태를 보이고, HA/BTCP + HA’ 그룹에서는 좀 더 Thick Bone Trabeculae 형태를 보이는 것을 알 수 있다.
또한 이 논문의 Histomorphometric Analysis 를 통해 4, 8주째 Bone Trabeculae로 채워진 Area를 분석해 본 결과 4주째 Control Group 보다 HA/BTCP Group에서 약간 면적이 넓지만, 세 그룹의 차이가 Significant하지 않음을 알 수 있었고, 8주째에는 Bone Trabeculae의 Area percent가 HA/BTCP + HA’ group > HA/BTCP group > Control Group 순으로 Significant하게 차이가 나고 있음을 확인할 수 있었다. 그 결과는 다음과 같다.
즉, 결론적으로 Hyaluronic Acid를 첨가한 군에서, HA/bTCP만 가지고 Alveolar Socket Preservation을 진행한 그룹보다 New Bone Formation이 많이 돼 있음을 확인할 수 있다.
사실, Hyaluronic Acid라는 물질은Extracellular Matrix를 구성하는 Polysaccharide로써 Tissue Repair와 Regeneration에 관여하고 있는 것으로 보고돼 왔다. 특히 Tissue Hydrodynamics, Cell Migration 그리고 Proliferation에 관여하고 있는 것으로 밝혀져 왔고, Endotoxin에 의한, Fibroblast의 Activation으로 인해, Fibroblast에서 생성된다고 알려져 있다.
이러한 Hyaluronic Acid의 Osteo-Inductive Effect는 이번 논문의 실험결과처럼 Alveolar Socket Preservation시에 New Bone Formation을 활발히 하는데에 관련하고 있는 것으로 보이며, Hyaluronic Acid의 또 다른 특징인 Bacteriostatic and Anti-inflammatory Properties는 우리가 임상상황에서 자주 만나는 Perio-origin이나 Endo-origin 그리고 Combined Lesion의 경우에 Indication이 되는 Growth Factor임을 알 수 있다.
따라서 우리 실험실에서는 Clinical Situation 의 상황인, Chronic-compromised Extraction Socket을 동물실험에서 재현해 Hyaluronic Acid의 Ridge Preservation에 사용했을 때, 현재 상품화돼 사용되고 있는 rh BMP-2 의 효능과 비교하는 실험까지 진행하고 있다.
다음 연재에서는 이러한 Hyaluronic Acid 의 Molecular Level에서의 Mechanism이나 중간과정에서의 Bone Formation을 유발하는 Cytokine들의 조절에 대해서도 심도 있게 알아보고 우리 실험실에서 Hyaluronic Acid에 관해 진행된 실험에 대해서도 함께 알아본다.
