EFFECTS OF SUBSTANCE P ON COLLAGEN PRODUCTION IN HUMAN PERIODONTAL LIGAMENT CELLS

치주인대 세포의 교원질 생성에 대한 Substance P의 효과

Substance P is one of the neuropeptide which presents highly in tension site of periodontal ligament during the orthodontic tooth movement. It has bnn also hon as one of the neuropeptides which cause neurogenic inflammation in various tissues and organs. However, there is no report about the effect of substance P on major extracellular matrix protein, collagen production. The purpose of this study was to evaluate the collagen production by substance P in human periodontal ligament cell. The collagenase-digestion method was used to evaluate collagen production and also used Northern blot hybridization for the evaluation of collagen mRNA level. This study also Included in terms of prostanglandins and gelatinase production with respect to collagen production. For the collagen degradation, zymography was used to estimate denatured collagen degradation. Dose-dependent effect of substance P on noncollagen protein, collagen, and percent collagen was that substance P increased noncollagen protein synthesis, but decreased collagen sytnsis. So the percent collagen, which determined by relative collagen production against total protein production, w3s decreased from $7\%\;to\;3.6\%$. This inhibitory effect of substance P on collagen production was disappeared when cells were treated concomitantly with indomethacin. It means that substance P-induced inhibitory effect on collagen production was due at least in part to the production of prostaglandins. To evaluate whether substance P-induced inhibitory effect on collagen production is correspond to the steady-state levels of procollagen mRNA, Northern blot hybridization was performed and it showed that substance P has no effect on the steady-slate level of ${\alpha}1(I)$ procollagen mRNA. It means that the inhibitory effect of substance P on collagen production was due to the change of a certain mechanism after posttranscription. In this context, gelatinase production by substance P in periodontal ligament cells was evaluated by zymography. Zymogram showed that substance P has no effect on gelatinase production in periodontal ligament cells. To explore wheter substance P-induced inhibitory effect on collagen production is selevtive in periodontal ligament cells or not, MC3T3-E1 cells which originated from mouse calvaria was used. It showed that substance P has no effect on collagen production in MC3T3-E1 cells. Taken together, substance P inhibits collagen production in human periodontal ligament cells. This effect was not due to the change of the steady-state level of procollagen mRNA and gelatinase production, but due at least in part to the change of prostaglandins production.

Substance P는 교정력이 가해진 치아의 치주인대 중 인장력을 받는 부위에 많이 분포하는 neuropeptide중의 하나이며, 또한 여러 조직에서 neurogenic inflammation을 야기하는 neuropeptide중의 하나로도 알려져 있다. 그러나 중요한 세포외 단백기질인 교원질의 생성에 대한 Substance P의 효과는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 이 연구의 목적은 배양치주인대 세포에서 교원질 생성에 대한 Substance P의 효과를 평가하는 것이었다. collagenase-digestion method로 교원질 생성을 평가하였고 mRNA 수준에서 작용효과를 평가하기 위하여 Northern blot hybridization을 시행하였다. 이 연구는 또한 교원질 생성에 대한 prostaglandin과 gelatinase 생성도 포함하였으며 변성된 교원질의 분해를 평가하기 위하여 zymography를 이용하였다. 비교원성 단백질, 교원성 단백질, 상대교원질에 대한 dose-dependent effect를 보면 Substance P는 비교원성 단백질 합성을 증가시켰으나 교원성 단백질 합성은 감소시킨다. 그리하여 총 단백합성에 대한 상대적인 교원질 생성을 나타내는 상대교원질은 $7\%$에서 $3.6\%$로 감소시켰다. 세포를 indomethacin과 동시에 처리할 때 substance P의 교원질 합성 억제효과는 나타나지 않았다. 이것은 Substance P의 교원질 합성 억제효과가 prostaglandin의 생성 때문이라는 것을 의미한다. Substance P의 교원질 합성 억제효과가 procollagen mRNA의 정상(steady-state)수준에 부합하는가를 평가하기 위하여 northern blot hybridization을 시행한 결과 Substance P는 ${\alpha}1(1)$ procollagen mRNA의 양적 변동을 일으키지 않았다. Substance P의 교원질 생성 억제효과는 전사이후의 어떤 단계에서 이루어지는 현상임을 나타낸다. 치주인대세포에서 gelatinase 생성에 대한 Substance P의 효과를 알아보기 위하여 zymography를 이용하였다. zymogram 을 보면 Substance P는 치주인대세포에서 gelatinase 생성에는 아무 효과도 나타내지 않음들 알 수 있다. Substance P의 교원질 생성 억제효과가 치주인대세포에 대해 선택적인가 아닌가를알아보기 위하여 MC3T3-E1세포를 이용하였는데 Substance P는 MC3T3-E1세포의 교원질 합성에는 영향을 미치지 않았다. 이상에서 Substance P는 인간의 치주인대세포에서 교원질 합성을 억제하였다. 이 효과는 procollagen mRNA와 gelatinase 생성의 정상(steady-state) 수준의 변화 때문이 아니라 prostaglandin 생성과 연관이 있음을 알았다.