EFFECTS OF $INTERFERON-\gamma$ ON COLLAGEN AND FIBRONECTIN SYNTHESIS IN PRIMARY CULTURED PERIODONTAL LIGAMENT CELLS

$Interferon-\gamma$가 치주인대 세포의 Collagen 및 Fibronectin의 합성과 Alkaline Phosphatase 활성에 미치는 영향

[ $Interferon-\gamma$ ] has been suggested as a cytokine of connective tissue stabilizer. In addition, it has also been demonstrated that this cytokine inhibited bone remodeling activities of the bone derived cells. In order to illuminate the effects of this cytokine in orthodontic force induced bone remodeling, it was administered to primary cultured periodontal ligament cells which have been known to have some osteoblast like characteristics. $Interferon-\gamma$ slightly decreased $[^3H]thymidine$ incorporation rate without a significant change in the total cellular DNA content up to 1000 U/ml, which meant these doses were not cytotoxic to the cell. Total protein synthesis was not influenced by various concentration of interferon-y whether it was determined by the $[^3H]proline$ incorporation rate or by the Lowry smethod. The effect of $interferon-\gamma$ on the individual protein was, however, differential, ie, it increased $[^3H]proline$ incorporation into the noncollagenous protein marginally, while it decreased $[^3H]proline$ incorporation into the collagen, so that it caused dose-dependent suppression of the relative collagen synthesis. On the contrary, the fibronectin synthesis determined by the ELISA was increased by 1000 U/ml of $interferon-\gamma$. The differential effects of the interferon-y on the collagen and fibronectin synthesis exhibited not only their protein level but also the steady state mRNA level. $Interferon-\gamma$ decreased steady state level of ${\alpha}1(I)$ procollagen mRNA significantly, while showing no significant changes in the fibronectin mRNA level. In addition to this, it was also found that indomethacin did not affect on the $interferon-\gamma$ induced collagen decrease in this cell, which meant prostaglandins were not involed in the process of $interferon-\gamma$ induced collagen decrease. So it can be concluded that the incubation of periodontal ligament cells with 1000 U/ml of $interferon-\gamma$ for 24 hr showed differential effects on the type I collagen and fibronectin gene expression. The decrease in relative collagen synthesis in the protein level was related with decrease in the steady state level of mRNA, while the increase in the fibronectin synthesis in the protein level was not correlated with the mRNA level.

결합 조직의 대사를 억제하고, 골조직이나 골세포의 골기질 대사 역시 억제하는 것으로 알려져 있는 $Interferon-\gamma(IFN-\gamma)$의 교정치료에의 이용 가능성을 평가하기 위하여, 교정력에 의한 골 개조 과정에서 중심적 역할을 하는 것으로 알려진 치주인대 세포를 primary culture하여 배양된 세포에 $IFN-\gamma$를 투여함으로써 이것이 골조직 기질의 합성능에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. $IFN-\gamma$는 세포의 DNA합성능을 약하게 증가시켰으며, 세포내 DNA 총량에는 영향을 미치지 않았다. 따라서 이 실험에서 사용한 용량의 $IFN-\gamma$는 세포에 독성이 없다고 할 수 있으며, 다른 결합조직 세포에서 나타나는 항증식 효과와는 반대되는 결과였다. $IFN-\gamma$는 비교원성 단백질(NCP)의 합성을 증가시키는 양상을 나타내었으나, 교원질(CDP)의 합성은 감소시키는 경향을 보여, 총단백질에 대한 교원질의 합성비율은 $IFN-\gamma$에 의해 용량 의존적으로 감소하였다. 또한 교원질의 mRNA양은 단백질 합성과 유관하게 $IFN-\gamma$에 의해 억제되었다. 따라서 $IFN-\gamma$는 교원질 합성의 전사과정 혹은 그 이후의 과정에 영향을 미칠 것으로 예상할 수 있다. 한편 Indomethacin의 투여로 $IFN-\gamma$에 의해 억제된 교원질의 합성이 영향을 받지 않았기 때문에 $IFN-\gamma$에 의한 교원질 합성 과정에 prostaglandin이 관련되지 않았음을 알 수 있었다. 반면 fibronectin의 합성은 10 및 100 U/ml의 $IFN-\gamma$ 투여시에는 영향을 받지 않았으나, 1000U/ml의 $IFN-\gamma$투여시에는 유의한 증가를 나타내어, 교원질에서와는 다른 영향을 나타내었다. 또한 mRNA steady state level에서도 $IFN-\gamma$는 교원질의에서와는 달리 fibronectin mRNA 양에는 영향을 미치지 않았다. 즉 $IFN-\gamma$ fibronectin 유전자 발현에 영향을 미치는 부위는 전사나, 전사후 변형단계가 아닌 단백질 합성단계에서 영향을 미침을 보여주었다. 따라서 $IFN-\gamma$ 교원질과 fibronectin합성 조절 영향을 미치는 부위 서로 다름을 알 수 있겠다. Alkaline phospatase의 활성은 10-1000 U/ml의 $IFN-\gamma$를 투여시 약하게 증가시키는 경향을 보였으나 석회화가 일어날 정도로 높게 증가시키지는 못했다. 따라서 $IFN-\gamma$는 골기질의 주성분인 type I 교원질의 합성을 선택적으로 억제하는 기능과 alkaline phosphatase의 활성을 크게 증가시키지 못한 점 등으로 미루어 볼 때, 골개조를 억제하는 방향으로 작용한다고 볼 수 있으며, 교정치료 과정중 골개조를 억제하는 부위에서 사용을 시도해 볼 수 있겠다.