R&D 정보

자생척추관절연구소(소장 하인혁)가 관절 통증과 염증 치료에 활용돼 온 한약재 ‘‘방풍’(防風)’의 손상된 뼈 재생 촉진 효과를 과학적으로 확인했습니다.

 

연구 결과 ‘방풍’ 추출물은 뼈를 만드는 조골세포의 활성을 높이고 새로운 뼈 형성을 촉진하는 동시에 뼈를 흡수하는 파골세포의 활성을 억제하는 것으로 나타났습니다. 해당 연구 결과는 SCI(E)급 국제학술지 ‘Advanced Biology(첨단 생물학, IF=3.2)’에 게재됐습니다.

 

 

■ 뼈 생성과 흡수에 모두 관여하는 ‘방풍’, 골절·골다공증 치료 활용 가능성 확인

건강한 뼈는 평생 오래된 뼈를 제거하고 새로운 뼈를 만드는 과정을 반복하며 균형을 유지합니다. 오래된 뼈를 제거하는 세포인 ‘파골세포’가 뼈를 분해하면 새로운 뼈를 만드는 ‘조골세포’가 그 자리를 채웁니다. 특히 골절이 발생하면 손상된 뼈를 회복하기 위해 이러한 과정이 더욱 활발해집니다.

 

반면 노화나 폐경에 따른 호르몬 변화 등으로 파골세포에 의한 골흡수가 조골세포에 의한 골형성을 지속적으로 초과하면 골다공증으로 이어져 골절 위험이 높아질 수 있습니다. 또한 골절 후 뼈가 회복되는 속도가 늦어지거나, 뼈가 아문 뒤에도 충분한 강도를 회복하지 못해 재골절 위험이 높아질 수 있습니다.

 

현재 골다공증 치료에는 파골세포에 의한 골흡수를 억제하는 ‘비스포스포네이트’와 골 형성을 촉진하는 ‘부갑상선호르몬제제’ 등이 사용되고 있습니다. 그러나 이러한 약물은 위장장애를 일으킬 수 있으며, 장기간 사용에 따른 안전성 문제도 꾸준히 제기돼 왔습니다. 이에 부작용에 대한 부담을 줄이면서 뼈의 재생을 돕는 새로운 치료 소재에 대한 관심이 높아지고 있습니다.

 

이러한 배경에서 연구팀은 기존 근골격계 질환 치료에 활용돼 온 한약재 가운데 뼈의 생성과 회복 과정에도 영향을 미칠 가능성이 있는 소재에 주목하여 ‘방풍’을 대상으로 뼈 재생 과정에서의 역할과 효과, 작용 기전을 면밀히 분석했습니다.

 

 

■ 방풍 추출물, 조골세포 활성 및 골 형성 지표 발현 증가시켜

먼저 연구팀은 실험쥐의 두개골에서 분리한 조골세포에 ‘방풍’ 추출물을 농도별로 처리하고, 세포의 생존과 뼈 형성 능력에 미치는 영향을 살펴봤습니다. 그 결과, ‘방풍’ 추출물은 독성이 나타나지 않는 범위에서 조골세포의 분화를 촉진하는 것으로 나타났습니다.

 

또한 뼈 형성이 시작될 때 분비량이 증가하는 효소인 알칼리성 인산분해효소(ALP)의 활성이 높아졌고, 조골세포 분화를 조절하는 유전자(RUNX2)와 뼈의 기본 구조를 이루는 골기질 구성 유전자(Col1a1)의 발현이 모두 증가했습니다.

 

동물시험에서도 ‘‘방풍’’의 뼈 재생 효과를 확인했습니다. 연구팀은 실험쥐의 대퇴골에 작은 손상을 낸 뒤 ‘방풍’ 추출물을 1주일간 투여하고, 뼈 내부를 정밀하게 촬영하는 장비인 ‘micro-CT’를 이용해 손상 부위의 회복 정도를 관찰했습니다. 그 결과 ‘방풍’ 추출물의 투여량이 증가할수록 새로 형성된 뼈의 양을 나타내는 골부피와 뼈의 촘촘한 정도를 나타내는 골밀도가 높아지는 것으로 나타났습니다.

 

특히 파골세포의 활성을 나타내는 TRAP 양성 세포는 감소한 반면, 골 형성과 관련된 ‘오스테오칼신(OCN)’의 발현은 증가했습니다. 이는 ‘방풍’이 뼈를 만드는 과정은 촉진하면서 뼈를 흡수하는 과정은 억제하는 데 영향을 줄 수 있음을 보여줍니다.

 

 

■ 뼈 생성 촉진·뼈 손실 억제 ‘이중 작용’…골절·골다공증 치료 활용 가능성 확인

연구팀은 ‘방풍’에 포함된 주요 성분들이 뼈 형성 및 골흡수에 관여하는 단백질과 어떻게 상호작용하는지도 분석했습니다. 컴퓨터를 이용한 분자결합 시뮬레이션 결과, ‘방풍’의 주요 성분인 프림-O-글루코실시미푸지긴(prim-O-glucosylcimifugin) 등이 RANK와 RUNX2 단백질에 안정적으로 결합할 가능성이 있는 것으로 예측됐습니다.

 

RANK는 파골세포의 분화와 활성에, RUNX2는 조골세포의 분화와 뼈 형성에 중요한 역할을 하는 인자로 알려져 있습니다. 이는 ‘방풍’이 골 형성과 골흡수에 동시에 영향을 미치는 분자 수준의 작용 가능성을 뒷받침하는 결과입니다. 특히 골다공증은 뼈를 만드는 속도보다 뼈가 사라지는 속도가 빨라지면서 발생하는 만큼, ‘방풍’의 이러한 이중 작용은 골다공증 치료 소재로서의 활용 가능성도 시사합니다.

 

 

이번 연구는 ‘방풍’이 뼈를 만드는 과정과 흡수하는 과정에 모두 영향을 미쳐 골 재생을 촉진할 수 있다는 사실을 처음으로 확인했다는 데 의미가 있습니다. 연구팀은 앞으로 ‘방풍’의 골 재생 효과를 보다 구체적으로 확인하기 위한 장기적인 연구를 이어갈 계획입니다.