J. of Korean Orthopaedic Research Society Volume 8, Number 2, October, 2 0 0 5
가토 장관골의 성장판 손상에 대한 연골 세포 및 골막 유래 세포 이식의 결과
부산대학교 의과대학 정형외과학교실, 부산대학교병원 의학연구소*, 고신대학교 의학부 병리학교실**
김휘택・강동준・김왕준*・장희경**・유총일
= Abstract =
Result of Transplantation of Chondrocytes and Periosteum-Derived Cells for Long-Bone Growth Plate Injuries of the Rabbits
Hui Taek Kim, M.D., Dong Joon Kang, M.D., Wang Jun Kim, M.S.*, Hee Kyung Chang, M.D.**, and Chong Il Yoo, M.D.
Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Pusan National University, Busan, Korea Department of Medical Research Institute, Pusan National University Hospital, Busan, Korea*
Department of Pathology, Medical College, Kosin University, Busan, Korea**
Purpose: To study the effectiveness of chondrocyte and periosteum-derived cell transplantation in prevent- ing bar formation in growth plate injuries.
Materials and Methods: Thirty immature rabbits were grouped according to site of growth plate damaged (distal femur or proximal tibia on the medial side) and type of cell and material inserted (chondrocytes plus agar, periosteum-derived cells plus agar, periosteum-derived cells plus Gelfoam, agar alone, or Gelfoam alone).
Radiograms were taken for 16 weeks to measure the changes in varus angle of the distal femur and proximal tibia. Transformation of inserted cells was observed histologically.
Results: Rabbits inserted with agar alone showed more severe genu varum compared to those inserted with chondrocytes plus agar. Rabbits inserted with periosteum-derived cells plus agar or Gelfoam showed similar deformities compared to those inserted with agar or Gelfoam alone. Some inserted periosteum-derived cells began transformation into chondrocytes. All rabbits showed gradual bar formation and ultimate fusion of the growth plate.
Conclusion: Cell-based therapy of growth plate injury still has obstacles to overcome. Further study will be required on how to maintain the inserted chondrocytes, or chondrocytes differentiated from the inserted perios-
※ 통신저자: 김 휘 택
부산광역시 서구 아미동 1가 1 0 부산대학교병원 정형외과
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✽ 본 논문은 2 0 0 3년도 부산대학교병원 의학연구소 학술연구 지원을 받아 이루어 졌음.
서 론
성장판은 장골의 길이 성장을 조절하며 성장판 이 손상될 경우 골가교가 형성될 수 있다. 골가교 형성은 이차적으로 국소적 성장 정지를 초래 하여 변형을 발생하게 하며 이에 대한 치료는 쉽지가 않다7 ). 성장판 손상을 치료하고 변형을 교정하기 위하여 s t a p l i n g이나 성장판 유합술, 절골술 등 이 시행되고 있으나 정상측의 성장정도를 정확히 예측하기 어려워 과교정이나 저교정으로 여러번의 수술이 필요할 수 있다. 또한 하지 변형을 초래하 는 골가교를 절제하고 지방이나4 )실리콘5 ), 골왁스
4 ), 골시멘트8 ) 등의 개재 물질 ( i n t e r p o s i t i o n m a t e r i a l )을 삽입하는 방법이 시행되고 있으나 골가교 재형성을 방지하는 데 한계가 있으며, 손 상된 성장판이 재생이 되지 않아 정상적인 성장 효과를 크게 기대할 수 없다는 단점이 있다. 그러 나 골 가교 제거술 후 삽입 물질로 연골과 배양 연골세포를 사용하여 이식한 연구에서 이식한 세 포가 정상적인 성장판에서와 같은 주상 배열을 나 타내었다는 보고가7 , 1 0 ) 있다. 저자들은 가토를 이 용하여 성장판 손상에 따른 각 변형과 이의 치료 로 연골 세포 및 골막 유래 세포 동종 이식술의 효과를 연구하였다.
대상 및 방법
성에 관계없이 체중이 1,200~1,500 gm(출생 2개월 경)인 성장 중인 New Zealand 계 백색 가토 총 3 0마리를 대상으로 원위 대퇴골 혹은 근 위 경골부의 성장판에 손상을 주고 이식한 물질에 따라 다음과 같이 6군으로 분류하였다. 제 1 - A군 (원위 대퇴골의 성장판 손상 후 연골 세포와 a g a r를 이식한 군, 5마리), 제 1 - B군 (원위 대퇴 골의 성장판 손상 후 a g a r만을 이식한 군, 5마 리), 제 2 - A군 (근위 경골의 성장판 손상 후 골 막 유래 세포와 a g a r를 이식한 군, 5마리), 제
2 - B군 (근위 경골의 성장판 손상 후 a g a r만 이식 한 군, 5마리), 제 3 - A군 (근위 경골의 성장판 손상 후 골막 유래 세포와 G e l f o a m ( S p o n- g o s t a nⓇ, Johnson & Johnson Medical Lim- ited, Gargrave, Skipton, UK)을 이식한 군, 5마리), 제 3 - B군 (근위 경골의 성장판 손상 후 G e l f o a m만 이식한 군, 5마리)으로 나누어 각 군 에서의 장관골의 각변형 정도를 비교 분석하였다.
1. 연골 세포의 배양 방법
1) 가토의 관절 연골 채취 및 연골 세포의 배양 가토를 희생시켜 뒷다리를 절단한 뒤 2% 항생 제(200 U/mL penicillin과 200 μg/mL strep- t o m y c i n )를 첨가한 PBS (phosphate buffered saline, Gibco BRL, Grand Island, NY, U S A )로 수차례 세척 후 근육과 신경 조직을 제 거하였다. 순수한 관절 연골 부분만 메스로 조금 씩 잘게 절단해 내어 2 %항생제를 첨가한 P B S로 다시 2 ~ 3회 세척 후 50 ml 시험관으로 옮기고, 0 . 2 %의 collagenase type II로 처리한 후 5 0 ml 튜브 뚜껑을 반쯤 열어 조직이 효소에 잘 담 기도록 하여 3 7℃ 배양기에 두고 6 시간동안 처 리하였다. 수회에 걸쳐 pipetting 한 뒤 100 μ 나이론 망(nylon mash, 100μm, Spectrum, Houston, Texas, USA)으로 걸러 내고 다시 10% 우태 혈청이 첨가된 DMEM (Gibco BRL, Grand Island, NY, USA) 배양 용액을 더 넣 어 걸러 주고 2,000 rpm에서 5 ~ 1 0분간 원심분 리 시켰다. 사용한 5 ml의 배양 용액으로 p e l l e t 을 풀어서 2 ~ 3회 세척한 후 다시 1,500 rpm에 서 5분간 원심분리 시키고, pellet을 사용하여 1 m l의 배양 용액에 골고루 풀어서 p i p e t t i n g한 후 100 mm dish에 seeding (10-25×1 05/100 mm dish) 시키고 9 0 %이상 자라면 0.25% trypsin- EDTA (Gibco BRL, Gaithersburg, MD, U S A )로 처리하여 세포를 분리한 후 계대배양 하 teum-derived cells, and to prevent them from changing into osteoid formation cells.
Key Words: Growth plate injury, Chondrocyte, Periosteum-derived cell
였고 배양액은 3일에 한 번 교환하였다.
2) 가토에 연골 세포를 주입하기 위한 전처리 1% agar를 a u t o c l a v e시킨 뒤 a g a r가 굳지 않도록 4 0 ~ 5 0℃ w a t e r b a s e에 꽂아 두고, 24 w e l l에 작게 접어 미리 a u t o c l a v e해 둔 거즈를 핀셋을 이용하여 각 w e l l당 넣었다. 이 후 여기에 1% agar를 미리 예열해 둔 m e d i a와 섞어 0 . 5 % 로 만들어 2 ml씩 넣어 w e l l이 바깥공기에 되도 록 노출되지 않게 잘 싸서 냉장고에서 굳혔다. 대 략 마리당 2 - 3×1 06 개의 세포 (300~500 μl /마 리당)를 준비하여 t r y s i n으로 처리하고 m e d i a에 풀어 0.7% agar와 반반 섞어서 세포가 포함된 0 . 3 5 %의 a g a r를 만들어 거즈를 깐 agar 위에 30~500 μl씩 s e e d i n g하여 평평한 곳에서 한 2 0 분간 굳혔다. 가토에 주입시에는 거즈를 잡아 당 겨 세포가 포함된 agar 부분만 핀셋으로 떠서 넣 었다.
2. 골막 유래 세포의 분리 및 배양
가토의 전 경골부에서 골막을 채취한 후, 무균 조작하에 2% 항생제(200 units/mL penicillin 과 200 μg/mL streptomycin)를 첨가한 P B S (phosphate buffered saline, Gibco BRL, Grand Island, NY, USA)로 3회 세척하였다.
세척한 골막을 잘게 자른 다음 0.25% collage- nase (Sigma, St. Louis, MO, USA)을 처리 하여 3 7℃ 배양기에서 3 0분 간격으로 교반하며 2 시간 동안 방치시켰다. 세포 부유액에 동량의 15% 우태 혈청(fetal bovine serum, Gibco BRP, Grand Island, NY, USA)이 든 배지를 넣어 수차례 혼합하여 원심 분리(2,500 rpm, 10 분)하였다. 상층액은 버리고 얻은 침전된 세포를 두 차례 우태 혈청이 첨가된 배양 배지로 세척한 후, 세포수를 h e m o c y t o m e t e r로 측정하였다. 우 태 혈청과 1% 항생제(100 units/mL penicillin 과 100 μg/mL streptomycin)가 첨가된 α- MEM (Gibco BRL, Grand Island, NY, USA) 배양 용액이 든 75 mm3 배양 용기에 세 포를 넣고 3 7℃, 5% CO2 배양기에서 일차 배양 을 시작하였다. 4일 후 부유하는 세포는 배양액을
교환하면서 버리고 이후 2일 간격으로 배지를 교 환하며 세포를 유지하였다. 일주일 후 배양 용기 바닥에 세포가 가득 차면 0.25% trypsin- EDTA (Gibco BRL, Grand Island, NY, U S A )를 처리하여 세포를 분리하여 계대 배양하 였다.
실험에 사용된 골막 유래 세포는 2 ~ 4세대의 세 포를 사용하였고, 얻어진 골막 유래 세포는 0 . 3 5 % agar gel혹은 G e l f o a m과 혼합하여 중합 유도 후, 가토의 연골 결손부에 세포를 이식하였다.
3. 배양된 골막 유래 세포의 골세포로의 분화 능력 검사
15% 우태 혈청과 1% 항생제(100 units/mL p e n i c i l l i n과 100 μg/mL streptomycin)가 첨가 된 α-MEM (Gibco BRL, Grand Island, NY, USA) 배양 용액이 들어 있는 6-well (10 cm2) 조직 배양 용기에 3×1 03 c e l l s / c m3의 농도로 2 4 시간 배양하였다. 골 형성을 유도할 줄기 세포가 들어있는 조직 배양 용기에는 0.1 mM dexam- ethasone (Sigma, St. Louis, MO, USA), 10 μM β-glycerophosphate (Sigma, St.
Louis, MO, USA)과 50 μg/mL ascorbic acid (Gibco BRL, Grand Island, NY, U S A )으로 구성된 골 형성 유도 용액을 추가하였 고, 지방 세포로 분화를 유도하기 위해서는 1 μM dexamethasone (Sigma, St. Louis, MO, USA), 100 μM/mL 3-isobutyl-1-methylx- anthine, 5 μg/mL insulin, 60 μM indomethacin (Gibco BRL, Grand Island, NY, USA)의 지방 유도 용액을 추가하였다. 모 두 3일 간격으로 배양액을 교환하며 총 4주간 배 양하였다. 본 연구에 사용될 골막 유래 세포에서 골세포로의 분화 정도를 관찰하기 위해 1형 교원 질이 풍부한 세포외 기질의 석회화를 a l i z a r i n r e d로 염색하여 관찰하였고, 지방 세포로의 분화 를 관찰하기 위해서는 oil red O 염색을 이용하 여 세포내 지방의 침착 정도를 파악하였다.
4. 성장판의 손상 및 연골 세포의 동종 이식
수술 전 합성한 마취제(ketamine 5 mg/kg, xylazine 0.25 mg/kg, acepromazine 0.75 m g / k g을 배합) 2 mL를 복강 내에 주사하여 전 신 마취한 후 하퇴부의 털을 제거하고 1 0 % betadine 용액으로 소독한 후 무균 조작 하에서 수술을 시행하였다. 성장판의 손상은 원위 대퇴골 과 근위 경골로 나누어 시행하였다. 원위 대퇴골 와 근위 경골의 내측 부위에 약 1 cm의 종절개를 가하여 조심스럽게 피하조직을 박리하여 내측 측 부인대의 바로 앞부분에서 골막을 박리하였다. 골 단부의 반투명한 회색의 띠로 보이는 성장판을 확 인한 후 측면의 정중앙 부위에 가로가 5 mm, 세 로가 5 mm의 정사각형 형태로, 깊이는 수술 전 대퇴골 원위부의 전후면 방사선 촬영을 시행하여 전체 성장판 직경의 4 0 %가 되도록 o s t e o t o m e에 표시하여 직육면체의 형태로 부분 절골 후 작은 c u r e t을 이용하여 성장판을 포함한 골편을 제거 하였다. 이후 배양된 연골 세포를 중합한 a g a r 혹은 연골 세포가 중합되지 않은 단순 agar, 배 양된 골막 유래 세포가 중합된 Gelfoam 혹은 골 막 유래 세포가 중합되지 않은 단순 G e l f o a m을
이식하였다. 피부와 골막의 봉합은 4-0 나일론 봉 합사를 사용하였으며, 감염 방지를 위하여 k a n a m y c i n을 하루에 100 mg씩 3일간 근육 주 사하였다.
5. 단순 방사선 촬영 및 원위 대퇴골과 근위 경 골의 각 변형 측정
1주마다 총 1 6주간 방사선 촬영을 시행하였다.
사진은 양 하지가 최대한 중립위가 될 수 있도록 한 후 앙와위에서 하지의 전후면 사진을 촬영하였 다. 대퇴골 원위부의 각 변형 측정은 가토 대전자 의 근위 첨단부를 지나면서 대퇴골 간부를 지나는 선의 중간 부위에서 근위 및 원위 방향으로 5 mm 씩 표시하여 내측 및 외측 피질골에 표시한 두 점 사이를 이분하는 선과 대퇴 내과 및 외과의 최원위 두 점을 연결하는 선의 수선이 이루는 각 으로 측정하였다(Fig. 1A). 경골 근위부의 각 변 형 측정은 비골이 경골에서 기시하는 부위에서 경 골 간부의 근위 및 원위 방향으로 5 mm 씩 표시 하여 내측 및 외측 피질골에 표시한 두 점 사이를
Fig. 1. Measurement of the varus angle (A) Distal femur; angle αis measured between the femoral axis line and a line orthogonal to one connecting the medial and lateral condyles. (B) proximal tibia; angle βis measured between the tibial axis line and a line orthogonal to one delimiting the tibial plateau.
이분하는 선과 경골 평탄부의 양 끝단을 연결하 는 선의 수선이 이루는 각으로 측정하였다( F i g . 1 B ) .
6. 조직학적 검사
수술 4, 8, 12, 16주에 가토를 희생시켜 조직 학적 검사를 시행 하였다. 이때 성장판 및 이식 부위의 손상을 방지하기 위하여 연부 조직을 약간 남겨둔 채로 조심스럽게 경골 검체를 채취하여 4% 중성 f o r m a l i n에 고정하였다. 표본 제작은 성장판의 정상 부위와 골막 유래 세포를 이식한 손상 부위를 함께 볼 수 있도록 경골 근위부를 관 상면으로 절편을 만들었으며, 골조직을 4% 중성 f o r m a l i n에 고정시킨 후에 10% nitric acid에 1주일간 탈회시켜 2시간 세척하고, 95% ethyl
a l c o h o l로 탈수한 후 청명 과정과 paraffin 침투 후에 포매하여 4 μm로 박절하였다. 박절편을 h e m a t o x y l i n e - e o s i n e로 염색하여 관찰하였다.
결 과 1. 방사선 검사 결과
이식 후 1주마다 총 1 6주간 방사선 촬영을 시 행하여 각 군마다의 내반 변형을 관찰하였다 (Fig. 2A-D).
1) 연골 세포 이식군
대퇴 원위부 내측 성장판에 a g a r만(대조군)을 이식하였던 제 1 - B군에서는 연골 세포와 a g a r를 중합하여 이식하였던 제 1 - A군 보다 심한 내반
Fig. 2. Serial roentgenograms of each group: (A) group 1-A; (B) group 1-B; (C) group 2-A; (D) group 2-B, taken after surgery. In group 1-B (agar only), varus deformity of the distal femur and secondary valgus deformity of the proximal tibia are more severe than in group 1-A (chondrocytes plus agar). In group 2-A (stem cells plus agar), varus deformity of the proximal tibia is similar to that in group 2-B (agar only) (Fig. 2D).
변형을 보였다(Fig. 3).
2) 골막 유래 세포 이식군
경골 근위부 내측 성장판에 골막 유래 세포와 a g a r를 중합시켜 이식하였던 제 2 - A군과 a g a r만 삽입하였던 제 2 - B군에서 서로 유사한 정도의 경 골 근위부의 내반 변형이 발생하였다(Fig. 4).
경골 근위부 내측 성장판에 골막 유래 세포를 중합시킨 G e l f o a m을 이식하였던 제 3 - A군에은 제 2 - A군과 비교할 때 보다 더 완만한 각 변형이 발생하였다. 골막 유래 세포를 중합하지 않고 G e l f o a m만 이식하였던 제 3 - B군에서는 a g a r만 삽입하였던 제 2 - B군에서와 유사한 내반 변형이 발생하였다(Fig. 5).
Fig. 3. Change of varus deformity over time for distal femurs transplanted with chondrocytes plus agar (1-A) and agar only (1-B). For both groups, the progression of the deformity is most severe in the early stages, and then changes more gradually. At all times the deformity is more severe in the group receiving agar only.
Fig. 4. Change of varus deformity over time for proxi- mal tibias transplanted with stem cells plus agar (2-A) and agar only (2-B). The graph shows about an equal effect for both transplant types, with the effect leveling off over time.
Fig. 5. Change of varus deformity over time for proxi- mal tibias transplanted with stem cells plus Gelfoam (3-A) and Gelfoam only (3-B). The sim- ilarity of this graph to Fig. 3 indicates that the transplantation medium has little effect upon the varus deformity.
Fig. 6. Low-power section (40x) of physis in a group 1- A (chondrocytes plus agar) rabbit, 4 weeks after transplantation. Note the normal growth plate on the left side, with its columnar arrangement of chondrocytes (black arrow), and the irregularly arranged chondrocytes on the right (black-tipped arrow); between the two region is a bony infiltra- tion (white arrow).
2. 조직학적 결과
1) 배양된 골막 유래 세포의 골세포로의 분화 능력 검사
골막 유래 세포에 골 형성 유도 용액을 첨가하 여 골 모세포로 분화를 촉진시킨 4주 후부터 교원 질이 풍부한 석회화 침착이 alizarin red 염색 상 붉은 색으로 관찰되었다. 지방 유도 용액에 의해 지방 세포로 분화시킨 후 2주경부터 세포내 지방 침착물이 oil red O 염색상 붉은 색으로 관찰되 었다. 미분화된 골막 유래 세포는 상기 두 염색에 서 염색되지 않았다. 이로서 골 결손부에 이식될 골막 유래 세포의 골 모세포로 분화 능력을 확인 하였다.
2) 성장판 및 이식 부위의 조직학적 소견 대퇴 원위부 내측 성장판에 연골세포와 a g a r를 중합하여 이식하였던 제 1 - A군에서 이식 후 4주 째 연골세포의 군집을 관찰할 수 있었으나, 정상 성장판 연골처럼 층판 배열을 형성하지는 않았다.
또한 연골 이식 부위에 골조직이 형성되고 있음을 확인할 수 있었다(Fig. 6). 경골 근위부 내측 성 장판에 골막 유래 세포를 중합시킨 a g a r를 이식 하였던 제 2 - A군에서 이식 8주째 골막 유래 세포 에서 분화한 연골 세포가 사라지고 골조직이 전반 적으로 대치되었다(Fig. 7). 반면 골막 유래 세포
를 부착하지 않고 G e l f o a m만 이식하였던 제 3 - B 군에서는 이식 후 4주째 이미 대부분 골조직이 성 장판 결손 부위를 대체하고 있었다(Fig. 8).
고 찰
소아기 동안 발생하는 장관골 손상의 1 5 ~ 3 0 % 는 골단판을 침범하며1 2 ), 이들 중 1 ~ 1 0 %에서 성 장판 가교가 형성된다1 6 ). 성장판의 가장자리가 이 환된 경우 각 변형을 초래하며, 성장판의 중앙부 분이 이환된 경우 주변부의 성장은 골간단부에 텐 트 모양의 변형을 초래한다. 동물 실험에 의하면 성장판 단면적의 7% 이하의 손상은 보통 영구적 인 성장판 가교를 초래하지 않는다는 보고가 있다
1 7 )
. ¨Os t e r m a n1 3 )은 토끼에게 성장판 결손을 유도 하고 유리 지방 이식술로 그 부위를 채운 결과 시 간이 지날수록 결손 부위는 점점 작아졌고 거의 전부 치유되었다고 하였다.
성장판 가교의 수술적 절제와 개재물질의 삽입 이 1 9 6 0년대 L a n g e n s k iöl d9 )에 의해 소개되었 다. Peterson1 4 )은 5세 소년에서 원위 경골 성장 판 가교 절제 후 16.7 cm의 길이 성장을 처음으 로 기술한 이후 다른 보고1 5 )에서 가교 절제술을 받은 환자들의 평균 성장이 정상 측에 비교하여 평균 9 4 % ( 0 - 2 0 0 % )에 이르렀다고 하였다. 또한 W i l l i a m s o n과 S t a h e l i1 9 )도 2 2예의 가교 절제에
Fig. 7. Low-power section (40×) of physis in a group 2- A (stem cells plus agar) rabbit taken 8 weeks after transplantation, showing replacement of mature bone at the physeal defect (arrow). The growth plate is completely closed.
Fig. 8. Low-power section (40×) of physis in a group 3- B (Gelfoam only) rabbit, only 4 weeks after transplantation, showing replacement of mature bone at the physeal defect (arrow). Again the growth plate is completely closed.
서 평균 8 3 %의 성장을 발표하였다. 그러나 여전 히 성장판 가교 절제술의 효과를 정확히 예측할 수 없으며 여러 저자들의 연구 결과를 보면 우수 혹은 양호가 6 2 ~ 9 0 %에 이른다3 , 1 5 , 1 9 ). 일반적으로 알려진 바에 의하면 치료 결과는 크기가 작은 골 가교 일수록 좋으며 대부분의 우수한 결과들은 골 가교가 2 5 %이하일 때 보고 되고 있다1 9 ).
동물 실험에서 골 가교 제거술 후 매개물질을 사용하지 않았을 경우 항상 가교가 재발된다는 것 이 알려져 있다1 9 ). 현재 많이 사용되고 있는 매개 물질로는 지방, polymethylmethacrylate (PMMA), 골왁스, 연골, 근육, 실리콘 등이 있 으며 지방과 P M M A은 가장 많이 사용되는 두 가지 물질이다. 연골은 손상된 조직과 동일한 조 직이므로 가장 이상적인 대체물이다1 1 ).
최근 관절 연골 병변을 치료하기 위해 배양된 연골 세포를 사용하는 방법에 많은 관심이 집중되 고 있다. Foster 등6 )은 성장판 손상을 치료하기 위하여 배양된 연골 세포의 이용을 시도하였다.
그들은 양을 이용하여 collagen substrate에 연 골 세포를 이식시켜 20% 미만의 성장판 손상을 치료하였다. 또한 Lee 등1 0 )은 가토를 이용하여 5 0 %의 큰 성장판 손상에 대하여 장골능과 슬관 절에서 채취한 연골 세포를 배양하여 이식하는 실 험을 시행하였다. 이들은 특히 이식된 연골 세포 가 이식된 성장판 손상 부위에서 흘러나와 이탈되 는 것을 막기 위한 매개체로서 a g a r를 사용한 경 우가 사용하지 않은 경우보다 골가교 형성을 예방 하여 더 좋은 결과를 얻었다고 보고하였다. 그 결 과 정상 측과 거의 다름없는 골성장의 결과를 얻 었고, 조직학적으로 빠르게는 2주만에 주상 배열 을 갖춘 새로운 성장판이 형성되었으며, 주상 배 열이 되지 못한 부분에서도 기질 내에 불규칙하게 배열된 연골 세포들이 골가교 형성을 방지하고 있 음을 보여주었다. 이외 Tobita 등1 8 )은 토끼 실험 결과에 기초하여 2 / 3이상의 큰 성장판 손상을 동 반한 경우 자가 연골 세포 이식이 지방이식 보다 더 좋다고 보고하였으며, 유 등2 0 )은 연골 세포를 함유한 섬유소를 이식하여 각변형 및 단축을 부분 적으로 예방하였다.
이외 Chen 등5 )은 가토의 경골 골간단 및 골간 부에서 채취한 골막에서 유래한 골막 유래 세포를
배양하여 성장판 손상 부위에 이식시킨 결과 골막 유래 세포가 연골로 분화하여 새로운 성장판을 형 성하고 연골 세포들의 주상 배열이 이루어짐을 보 고하였다. 또한 안 등1 )은 T G F -β3를 이용하여 배 양한 줄기세포를 성장판 손상 부위에 이식하여 좋 은 결과를 얻었다.
본 연구에서는 가토의 성장판을 손상 시킨 후 골 가교의 생성 및 각 변형을 방지하기 위한 연골 세포 및 골막 유래 세포 이식의 효과를 알아보았 다. 그 결과 연골 세포를 배양하여 a g a r와 함께 이식하였던 군( 1 - A )이 a g a r만 이식하였던 군( 1 - B )에 비해 각 형성 정도가 적었다. 이것으로 연 골 세포의 이식이 골 가교의 형성을 완전히 방지 하지는 못하지만 어느 정도 골 가교의 형성을 지 연시키고 방지하는데 효과가 있음을 알 수 있었 다. 동종 연골 세포 이식에 따른 문제점에 관하여 Lee 등1 0 )의 보고에서는 특별한 언급은 없었으나, Foster 등6 )에 따르면 조직 검사상 일부 염증 세 포의 침윤 소견이 관찰되었음이 보고되었다. 그러 나 본 연구에서는 이러한 소견은 보이지 않았다.
근위 경골에 매개체와 함께 골막 유래 세포를 이식하였던 군과 매개체만 이식하였던 군과의 각 형성 정도를 비교할 때 서로 큰 차이를 보이지 않 았다. 골막 유래 세포를 이식할 때 매개체로 a g a r를 사용한 경우( 2 - A )와 G e l f o a m을 사용했 던 경우( 3 - A )도 각형성의 정도 차이는 크지 않 아, 매개체로서 a g a r와 G e l f o a m의 기능에는 차 이가 없는 듯 생각되었다.
골막 유래 세포를 이식하였던 군에서는 이식 후 4주째 이식한 골막 유래 세포가 성장판 결손 부위 에서 연골성분의 기질과 연골 세포로 분화하였음 을 볼 수 있었으며 이와 함께 사이사이에 골 조직 이 존재하였다. 또한 이들 골 조직 내에도 일부 연골 세포들이 관찰되어 골조직은 성장판 주위의 골 조직이 직접 자라 들어온 것으로 생각된다. 이 식 후 8주째에 골막 유래 세포에서 분화한 연골세 포들이 존재하였던 영역은 성숙한 골 조직으로 대 체되어 골 가교를 형성하고 있는 것을 볼 수 있 어, 이식한 골막 유래 세포가 연골세포로 분화 후 점차적으로 골조직으로 대치되었던 것으로 여겨졌 다. Gelfoam만을 이식하였던 군에서는 이식 후 4주째에 이미 성장판 결손 부위가 성숙한 골 조직
으로 대체되어 골 가교를 형성하고 있는 것이 관 찰되어 골막 유래 세포를 성장판 손상부위에 이식 함으로써 어느 정도의 골 가교 형성을 막을 수 있 음을 알 수 있다. 그러나 이식한 골막 유래 세포 가 주위 인접한 정상적인 성장판 연골층의 영향을 받아서 연골세포로 분화하는지, 주위 인접한 골조 직의 영향을 받아서 연골세포를 거쳐 골 조직으로 대치되는지에 대하여서는 좀 더 연구가 필요할 것 으로 생각된다. 아울러 연골세포들이 새로운 성장 판을 형성하고 주상배열을 이룰 수 있도록 유지시 켜 줄 수 있는 새로운 매개체의 개발도 중요하다 고 생각된다.
결 론
세포를 이용한 성장판 손상의 치료에는 아직 해 결해야 할 많은 과제가 있다. 본 연구를 통해 볼 때 향후 이식한 연골 세포 및 골막 유래 세포에서 분화한 연골 세포들이 골 조직으로 변화되지 않고 유지 시키도록 하는 방법에 대한 연구가 필요하다 고 생각된다.
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