뼈는 성장기가 지나면 뼈를 부수는 파골세포와 뼈를 만드는 조골세포가 커플을 이뤄 리모델링 작업이 이루어지고, 이 과정을 통해 낡은 뼈를 건강한 뼈로 교체하게 된다.
이런 생리적 대사가 40대 이후가 되면 폐경 등의 성호르몬 감소나 노화 등의 원인으로 조골세포의 기능이 떨어지고 파골세포 활성이 두드러지면서 골감소가 가속화된다.
실제 대한민국 50세 이상의 70%가 골감소증 혹은 골다공증에 이환돼 있다.
현재 일반적으로 처방되는 비스포스포네이트를 비롯한 골다공증 치료제들은 골흡수만 억제하거나 골형성만을 촉진하는 기전으로 되어 있다. 특히 비스포스포네이트는 강력한 골흡수 억제제로 척추 및 대퇴골의 골밀도를 5∼10% 증가시키나, 지나친 파골세포 분화 억제로 뼈의 리모델링이 되지 않아 턱뼈 괴사나 비전형 대퇴 골절이 발생하는 부작용이 생기기도 해 반드시 약물 휴지기가 필요하며 골절 고위험군인 경우는 대체 치료전략과 약물이 필요한 상황이다.
이런 가운데 골형성 촉진 및 골흡수 억제가 동시에 작용하는 한약소재 약물이 개발돼 관심을 끌고 있다.
대전대학교 대전한방병원 이은정 교수팀이 골감소 치료 한약을 개발하고, 이에 대한 기전을 SCI 저널에 발표했다.
이은정 교수팀이 개발한 골감소 개선 한약 소재 BPX는 조골세포의 활성을 촉진하는 동시에 파골세포의 분화를 억제해 폐경으로 유도된 마우스의 골밀도를 의미있게 증가시켰다.
연구팀은 한약 소재의 골감소 개선제 BPX의 효능과 기전을 분석하기 위해 난소절제 후 12주간 골다공증을 유도한 동물모델에 20주간 BPX를 투여하고 골밀도의 변화, 대퇴골 조직 분석과 혈액검사를 통해 조골세포와 파골세포의 활성화 정도를 확인했으며, BPX의 효과 기전을 유전자와 단백질 수준에서 분석했다.
연구 결과 BPX는 폐경으로 골감소가 유도된 마우스의 골밀도를 증가시키고, 대퇴골 해면체에 지방 침착을 억제했으며, 혈액검사와 대퇴골 조직 분석에서 조골세포 활성과 관련된 인자(alkaline phosphatase 및 bone morphogenetic protein(BMP), bone sialoprotein과 osterix의 유전자 발현)는 증가시키고, 파골세포 활성과 관련된 인자(Tartrate-resistant acid phosphatase, RANKL/OPG ratio 유전자 발현)는 감소시키는 것을 확인했다.
특히 조골세포 활성과 관련된 효능은 BMP 경로의 조절을 통한 것임을 확인했다.
이번 실험을 주도한 백동철 연구원(대전대 동서생명과학연구원)은 “현대사회 대표적 질환인 골다공증의 예방 및 치료제의 가능성을 한약재에서 발견한 것이 인상 깊다”며 “신규 발굴된 한약 소재를 이용해 남성 및 불용성 골다공증 동물모델에서의 추가 연구를 통해 효능을 규명하겠다”고 밝혔다.
또한, 이은정 교수는 “2021년부터 임상현장의 문제 해결을 위한 FOXO 유전자 표적의 골감소증을 예방·치료하는 한약 소재 발굴과 작용기전 연구 과제를 수행 중”이라며 “향후 임상시험을 통한 한약 소재의 골다공증 치료제 개발 완료를 기대하고 있다”고 강조했다.
한편 이같은 효능과 기전을 밝힌 논문은 국제저널 ‘International Journal of Molecular Sciences(IF 6.208)’ 2023년 3월호에 게재됐다./자료=대전대 대전한방병원
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