I. 서론

1969년 Branemark 등이 골유착성 임플란트를 구현한 이

후 현재까지 다양한 형태의 임플란트가 골조직의 재건 및 치

아 결손의 회복을 위해 임상에서 사용되어지고 있다.1,2) 골

유착성 임플란트의 다양한 특성에 관한 연구들이 이루어져

왔는데, 그 중에서도 임플란트 주변의 초기 골치유 반응과

임플란트와 인접골과의 골접촉에 대한 연구는 임플란트의

성공과 관련한 생물학적 특성을 밝히는데 있어 매우 중요하

다고 할 수 있다.3-5) 따라서 최근에는 초기 골반응의 연구에

있어 임플란트의 조기 안정을 위해 사용되는 여러 가지 성장

인자와 관련한 연구 및 다양한 형태의 부착분자(adhesion

molecule)에 대한 연구 등이 이루어지고 있다.6,7)

초기 골 치유 반응 또는 임플란트와-골 접촉과 관련해서

임플란트 매식 시 인슐린 유사 성장인자(insulin-like

growth factor, IGF),8-13) 섬유모세포 성장인자(fibroblast

growth factor, FGF),14-17) 골 성장인자(bone morphoge-

netic protein, BMP)18-24) 및 혈소판유래 성장인자

Kor J Oral Maxillofac Pathol 2006 ; 30(4) : 229-238

백서경골에 이식한 치과용 임플란트 주변 골에서의

콜라겐, osteonectin, osteopontin, osteocalcin 및

혈관내피세포성장인자의 분포

문형주, 홍성두, 홍삼표, 임창윤, 이재일*

서울대학교 치의학대학원 구강병리학교실

〈ABSTRACT〉

Osteonectin, Osteocalcin Osteopontin and VEGF Expression around Titanium Implant Placed in the Rat Tibia

Hyung Ju Moon, Seong Doo Hong, Sam Pyo Hong, Chang Yun Lim, Jae Il Lee*

Department of Oral Pathology, School of Dentistry, Seoul National University

This research was designed to investigate changes of growth factors and bone matrix proteins during the bone healing

processes using immunohistochemistry and in situ hybridization. Especially this study was focused on the changes of bone

matrix and growth factors around the titanium implant. Threaded implants were introduced into the long bone of tibia.

Time dependent changes of several bone associated protein and and its mRNAs were observed. Proteins investigated in this

study are collagen, osteonectin(ON), osteopontin(OPN), osteocalcin(OC). Expression of the proteins were measured using

immunohistochemistry. VEGF and ON were measured using in situ hybridization, and northen blot technique. Bone re-

generation were observed as early as the third day of experiment. Matrix proteins and growth factors observed around im-

plant were identical to the proteins observed in the control group. The expression of the ON, OC and VEGF were observed

mainly in the osteoblast-like cell on the surface of new bone around the implant and the cells lining the margin of bone de-

fect apart from the implant. The observation may not result from direct osteoconducting activities of titanium but by passive

adsorption of extracellular factors which has bone inducing capacities. These passive adsorption results in the immobilization

of the growth factors and consequent prolongation of the activities.

Key words：Implant, Bone regeneration, Immunohistochemistry, in situ hybridization

*Correspondence：Jae Il Lee, Department of Oral Pathology,

School of Dentistry, Seoul National University, 110-749,

Yeongundong 28-1, Jongnogu, Seoul. Tel: 02-2072-3621,

Fax: 02-764-6088, E-mail: jilee@snu.ac.kr

230

(platelet-derived growth factor, PDGF) 등을 투여해 골

조직 재생을 향상시키려는 많은 연구가 있었으며 최근에는

osteonectin, 콜라겐과 같은 부착분자(adhesion molecule)

의 사용이나 부착분자와 성장인자의 복합적인 사용을 통한

골조직재생의 향상에 관한 연구들도 시행되어지고 있다.

골의 재생에는 여러 가지 성장인자가 관여하며, 골기질의

구성성분과 복잡한 상호작용을 나타낸다.25-27) 하지만 아직

도 정상 임플란트 골치유 과정 및 골 접촉 과정 중에 일어나

고 있는 일어나는 생물학적 반응에 대한 연구가 충분히 이루

어지지는 못하고 있는 상태이다. 특히 임플란트 주변의 골조

직 형성과 관련된 생화학적인 변화를 정상 조직과 비교해본

연구는 매우 드물다. 따라서 이번 연구에서 면역조직 화학

방법을 이용하여 골 치유 과정중의 골성장 반응 및 골 기질

단백질 형성에 관여하는 여러 성장인자 및 골기질 관련물질

에 대한 변화를 알아보고자 하였으며 특히 임플란트 매식 후

티타늄 표면과 인접한 주변 골에서 나타나는 다양한 골기질

단백질의 형성과 골 성장과 관련한 성장인자들의 변화를 관

찰하고자 하였다.

II. 연구재료 및 방법

직경 1.5mm의 threaded implant를 백서 경골에 매식한

후 시간적 변화에 따른 골기질 관련 물질의 분포변화를 관찰

하였다. 대상은 콜라겐, osteonectin(ON), osteopontin(OPN),

osteocalcin(OC)과 혈관내피성장인자(vascular endothelial

growth factor; VEGF)의 분포의 변화를 면역조직화학적 방

법으로 관찰하였다.

1) 연구방법

체중 300-350 g의 Sprgue Dawley계 백서 60 마리를 사

용하였다. 1일, 3 일, 7 일, 14일, 21일로 구분하여 각 시간

대 별로 12 마리씩 나누어 사용하였다.

두 마리 백서의 한쪽 경골에 1.2mm 드릴로 천공을 하였

으며 각 군당 8마리의 동물에 임플란트를 식립하였다. 4마

리씩은 대조군으로 면역조직화학염색 후의 비교 관찰을 위

해 임플란트를 식립하지 않고 그대로 두었다.

2) 식립할 임플란트의 제작

실험에 사용된 임플란트는 CP titanium으로 제작된 직경

1.5 mm의 나사형 임플란트 (길이 5 mm pitch 0.5 mm,

single pitch advance, 나사산 길이 3.5 mm)를 Grade

4-titanium 봉을 이용해서 선반에서 절삭 가공하여 그대로

사용하였다.

각 기간 (1일, 3일, 7일, 14일, 21일)별로 12마리의 동물

을 배정하고 이중 4마리의 편측 경골에 1.5mm 직경의 천공

만하고 그대로 두었으며 나머지 8마리의 경골에는 티타늄

임플란트를 식립하였다. 실험군 전체에 대한 표는 다음과 같

다. (Table 1).

Table 1. Experimental groups

1 days 3 days 1 wks 2wks 3wks total

Experimental Group 8 8 8 8 8 40

Cntrol group 4 4 4 4 4 20

Total 12 12 12 12 12 60

3) 수술 및 표본제작

백서는 Xylazine(5 ㎎/㎏ Rumpun, Beyer-Korea,

Ansan, Korea)과 Ketamine HCl(35 ㎎/㎏ Ketarar,

Yuhan Co, Seoul, Korea)의 혼합용액으로 근육주사하여

마취하였다. 수술을 시행할 다리의 부위를 면도한 다음 표면

을 소독하였다. 국소마취제를 주사한 다음 피부와 골막을 차

례로 절개하고, 양측 경골의 근심부 골단에 1.2mm 카바이

드 드릴로 천공을 하였다. 천공 시에는 생리식염수를 관주하

면서 임플란트 전용 엔진과 핸드피스(NSK-Nakanishi,

Kanuma-shi, Japan)를 사용해서 저속회전으로 천공하였

다. 실험군과 대조군 모두 수술 후 피부와 근막을 함께 봉합

하였으며 수술 후 Kanamycin(10mg/kg)을 투여하고 정상식

이를 제공하고 사육하였다.

식립한 지 1일, 3일, 7일, 14일, 21일이 경과한 다음, 동

물은 마취 후 심장을 통한 대동맥에 paraformaldehyde로

관류 고정을 시행하였다. 일부 표본은 10% EDTA로 탈회한

후 통법에 따른 파라핀 표본을 제작하였다. 나머지 표본은

탈회 경조직 표본 제작 시에 일어날 수 있는 경조직과 임플

란트의 계면 손상을 줄이기 위해, 고정 후 탈회과정을 거치

지 않고 광중합 레진인 Technovit 7200 VLC embedding

solution(EXAKT Apparatebau GmbH & Go, Norderstedt,

Germany)로 직접 매몰하며 비탈회 경조직 표본을 제작하였다.

4) 면역조직화학염색

고정된 표본은 비탈회 경조직 표본을 제작하였으며 30 ㎛

의 레진 절편을 이용해서 비탈회경조직 표본에 적합하게 수

231

정된 방법으로 콜라겐, ON, OPN, OC, VEGF에 대한 면역

조직화학 염색을 시행하였다. 모든 반응은 실온에서 시행하

였다. 조직 편은 접착제를 이용해서 플렉시글라스 슬라이드

상에 부착한 다음 부분적 레진 용해 처리를 하였다. 통법에

따라 면역조직화학염색을 시행하였으며 GMA mount와

permount로 봉입하여 관찰하였다.

5) 조직계측학적 검사

고정된 골표본은 Technovit 7200VLC(EXAKT Apparatebau

GmbH, Norderstedt, Germany) 광중합 레진으로 침투시켜

포매하였으며, Microcutting Machine (Exakt MG300) 및

Micro-grinding machine(MG4000, EXAKT Apparatebau

GmbH, Norderstedt, Germany)을 이용해서 50 ㎛ 두께의

박절 표본을 만들고 Hematoxylin -Eosin 염색을 한 후, 시

간에 따른 골의 증식을 확인하기 위해 골 접촉 및 골 밀도를

확인하였다.

조직계측학적 검사는 조직표본을 Olympus Bx51 광학현

미경과 DX-30c Cooled-CCD digital color Camera

(KAPPA opto-electronics GmbH, Gleichen, Germany)를

이용해서 디지털 이미지를 획득한 후, Kappa ImageBase

Metreo 프로그램(KAPPA opto-electronics GmbH, Gleichen,

Germany)을 이용하여 측정하였다. 측정방법은 피질골에 매

식된 임플란트 양측으로 3 개씩 총 6 개의 나사산을 선정한

후, 나사산 내부 (삼각형)의 골 밀도와 총 나사산의 길이에

대한 골첩촉 부분의 비율을 측정하기 위해 골 경계부와 임플

란트 경계부의 위치를 디지타이저를 이용해서 직접 입력하

여 나온 값으로부터 계산하였다.

III. 연구결과

1) 조직형태계측학적 분석

조직형태계측은 각군당 8개의 표본에 대해 각 임풀란트당

6개의 나사산을 계측하였으며 계측은 광학현미경상에서 확

인되는 골접촉을 대상으로 계측하고 골 밀도는 나사산 내부

의 골에 대해 측정하였으며 전체 실험군의 골접촉과 골밀도

값에 대해 일원분산분석과 t-검정으로 비교하였다.

골 접촉률은 각 실험군간에 유의한 차이를 나타내어 3일

군은 다른 군에 비교해 유의하게 낮은 접촉률을 나타내었고

(p<0.05) 21일 군은 3일군과 7일군에 비교해 유의하게 높은

접촉률을 나타내었다. 골밀도는 군간에 유의할 만한 차이는

없었으며 14일군에서 감소하는 소견을 보였다.

2) 광학현미경적 소견

조직학적 관찰에서 골 재생 반응의 관찰은 3주 이내의 초

기반응을 중심으로 관찰하였다. 관측의 대상은 새로 증식한

골의 양, 신생골의 골주의 형태와 치밀도, 임플란트 주변골

의 상대적 밀도 및 골의 구조적 특성을 관찰하였다.

실험 1일과 3일 째 소견에서는 골 내부에 형성된 나사산

과 임플란트의 크기 차이로 인한 강제적인 접촉으로 인해서

부분적인 접촉을 보이고 있었으나, 임플란트 인접부에서 신

생골의 형성 양상은 보이지 않았으며 혈병이 잔존하는 소견

이 광범위하게 관찰되었다 . 7일째에는 임플란트 주변골과

인접부에서 신생골의 형성이 관찰되고 특히 임플란트 표면

에서의 골형성이 뚜렷하고 부분적으로 골흡수의 소견도 관

찰되었다. 7일째 소견에서는 대조군에서도 골 결손부에서

골의 형성이 조기에 관찰되었는데, 실험군의 경우 임플란트

표면에서의 골 증식이 관찰되는 것이 특징이었다. 조직표본

에서는 골개조에 의한 골흡수는 14일 군에서 보다 현저하게

나타났다. 14일째 소견에서는 광범위한 골의 형성과 함께 신

생골의 형성에 의해 골접촉이 만들어진 부위에서 골 흡수가

광범위하게 나타나고 임플란트 표면에 연조직이 증가하는

소견을 보였다. 동시에 14일에서의 임플란트에서 떨어진 골

수 내에서 광범위한 골개조로인한 골소주의 위축과 골수 내

골밀도의 감소 소견이 관찰되었다. 7일과 비교해서 14일에

는 골의 형성은 유사하였으나 골흡수상이 증가하였다. 21일

Table 2. Bone contact and Bone density (%)

exp/days bone contact bone density

1 NA 73.8 ± 20.7

3 12.5 ± 8.3 76.3 ± 18.3

7 39.3 ± 15.5 73.7 ± 19.6

14 48.7 ± 22.6 68.4 ± 13.5

21 65.8 ± 18.9 79.5 ± 8.3

232

째에는 임플란트 주변부에서의 골형성 증가와 뚜렷하고 골

수 내에서도 골흡수상이 감소하면서 골형성의 증가가 관찰

되었다. 골개조에 의한 미성숙골의 층판골로의 대체는 14일

에서부터 관찰되었으며 이같은 소견은 대조군과 실험군 모

두 동일하였으나 부분적으로 임플란트 매식군에서 치밀골로

의 대체가 조기에 이루어지는 소견을 보였다. 하지만 21일까

지는 기존골과 임플란트 주변의 결손부에 미성숙한 신생골

이 차 있는 것을 관찰할 수 있었다. 전반적으로 전체 실험군

에서 골조직의 치유양상은 대조군과 뚜렷한 차이를 나타내

지 않았으나, 골의 성장과 개조가 7 일째부터 실험군에서 더

뚜렷하게 나타났으며 2 주 째 부터는 광범위한 골 개조의 소

견이 관찰되었다.

Fig. 1. 7 days experimental group. New bone formation around implants were observed. (X10) Fig. 2. 7 days experimental group. Thin, Chicken- wire shaped new bone is observed around implant, (x400) Fig. 3. 2 weeks experimental group. Increased bone formation around implant. (x400). F ig . 4 . 3 weeks experimen- tal group. Increased bone formation around implant.(x400). Fig. 5. OC expression at implant interface. (x400). Fig. 6. ON expression at implant interface. Note increased expression of ON in the osteoid (x400). Fig. 7. VEGF staining at bone-implant interface and osteoid. (x400). Fig. 8. Implant fixed in the tibia.

Fig. 1 Fig. 2

Fig. 3 Fig. 4

Fig. 5 Fig. 6

Fig. 7 Fig. 8

233

3) 면역조직화학적 관찰

대조군 (임플란트를 식립하지 않은 부위)

면역조직화학적 염색에서 콜라겐은 연조직에서는 결합조

직에서 항상 강한 양성 반응을 보였다. 반면 골에서는 콜라

겐이 존재함에도 불구하고 콜라겐에 대한 면역조직화학적

염색은 음성이었으며 신생골에서 일부에서만 약한 양성 반

응을 보였다. OC은 신생골에서는 거의 관찰되지 않았으며,

인접한 기존골의 재흡수가 일어난 부위의 골표면에 부분적

으로 양성 반응을 보였다. OPN은 결합조직에서 강한 양성

반응을 보였으며, 신생골의 골양 조직과 골소공 (osteocyte

lacuna) 주변에서 양성반응을 나타내었다. ON은 기존골의

일부와 신생골에서 관찰 되었다. 특히 골양조직을 중심으로

강한 양성반응을 보였으며 골모세포 (osteoblast)나 골세포

(osteocyte)에서도 양성반응을 나타내었다. VEGF의 경우

신생골과 조골세포의 일부에서 양성반응을 나타내었다.

VEGF는 골내의 혈관과 골양조직(osteoid)에서 강한 양성반

응을 나타내었다. 특히 임플란트 인접부에서 뚜렷한 양성반

응을 나타내었다.

실험군 (임플란트를 식립한 부위)

대조군과 실험군들 간의 면역조직화학적 염색에서의 뚜렷

한 차이는 보이지 않았다. OC은 대조군에서와 마찬가지로

신생골에서는 거의 관찰되지 않았으며, 임플란트와 인접한

기존골의 재흡수가 일어난 부위에 부분적으로 양성 반응을

보였다. 실험군에 따른 분포의 양이나 분포양상의 차이는 없

었다. OPN은 대조군에서와 마찬가지로 결합조직에서 강한

양성 반응을 보였으며, 신생골의 골양 조직과 골소공 주변에

서 발현되는 것도 유사하였다.

ON의 발현양상도 대조군의 경우와 동일하였으며 골모세

포 (osteoblast)나 골세포 (osteocyte)에서 양성 반응을 나

타내면서 석회화된 골에 대해서는 신생골이나 골 개조 직후

의 골보다 석회화가 어느 정도 진행된 골 개조 이전의 골에

서 뚜렷한 양성을 보였다. ON의 발현양상은 실험군 모두에

서 대조군과 유사한 정도의 양성 반응을 나타내었으며, 신생

골양조직에서 뚜렷이 관찰되었다. VEGF의 경우 신생골과

조골세포에서의 발현양상은 대조군과 동일하였으며 임플란

트 식립군에서 임플란트 인접 골계면에서의 신생 골양조직

에서의 강한 발현이 특징적으로 관찰되었다.

VI. 총괄 및 고찰

골-임플란트 계면의 발달은 골기질(bone matrix)과 골모

세포의 상호작용에 의존한다. 골모세포의 유착(osteoblastic

adhesion)은 골과 임플란트의 첫 상호작용에 있어서 아주

중요한 역할을 하게 된다. 많은 수의 단백질이 유착에 작용

을 하게 되는데, 세포외기질 단백질로서 fibronectin, 콜라

겐, laminin, vitronectin 등이 존재하고, 세포골격단백질로

서 actin, talin, vinculin 등이 있으며, 막수용체로서 in-

tegrin 등이 존재한다. 이런 단백질들과 그들의 특이 수용체

간의 신호전달은 결과적으로 세포의 성장과 분화에 중요한

역할을 하게 된다.28)

골유착성임플란트가 골에 유착되는 단계는 크게 세단계로

나누어진다. 첫단계는 골전도(osteoconduction) 단계로 임

시적인 결합조직 scaffold를 통하여 임플란트면으로의 골형

성세포의 이동하는 시기이다. 두 번째 단계는 신생골형성 단

계로 광화된 interfacial matrix가 임플란트면에 침착되게

된다. 세 번째 단계는 골개조(bone remodeling)단계로 이산

된 곳(discrete sites)에 신생골형성을 일으키게 한다. 골형

성세포의 다양한 유전자 발현은 세 가지의 중요한 생물학적

주기(biological period)에 의해 정의된다. 첫째는 세포증식

(cellular proliferation), 둘째는 세포성숙(cell matura-

tion), 셋째는 부분 광화(focal mineralization)이다. 분화

되고 있는 골모세포는 type I 콜라겐, alkaline phospha-

tase, 그리고 noncollagenous extracellular bone matrix

proteins 인 ON, OC, OPN, bone sialoprotein등을 생성하

고 분비하는 것으로 알려졌다.29) Type I collagen mRNA는

세포외기질의 생합성과 증식의 첫 시기에 발현되는 반면,

alkaline phosphatase는 type I collagen mRNA 발현이후

에 발현이 증가한다. OPN, OC, sialoprotein은 세포외기질

광화(extracellular-matrix mineralization)의 세 번째 시

기에 발현된다. 본 연구에서 이들 단백질의 발현은 세포외기

질의 광화와 밀접한 연관이 있음을 보였다. 골의 기계적인

특징(mechanical property)를 결정하는 중요한 인자는 기

질내의 콜라겐 형상(collagen configuration)이다.30) 콜라

겐의 경우 성장인자와의 직접적으로 결합하는 것 보다는 다

른 비 섬유성 세포외기질과 결합하고 다시 이 같은 비콜라겐

세포외기질이 성장인자와 결합하는 이중적인 구조를 가지게

된다.

뼈에는 콜라겐 외에 OC이나 ON과 같은 비 섬유성 단백질

들이 세포외기질의 중요한 부분을 차지하고 존재하는데 이

234

들은 석회화나 세포의 분화 등에 대한 역할 뿐 아니라 성장

인자 등의 조절에 있어서도 중요한 역할을 한다. OPN은 부

동성의 세포외기질형태 또는 수용성물질로 존재하면 염증반

응, 세포매개면역, 조직 재구성, 종양의 전이에 관여한다.

ON은 칼슘 및 콜라겐 결합 당단백질이며, 골조직, 배양 혈

관 내피세포에 존재한다.31,32) ON은 가장 많은 비 섬유성 세

포외기질 단백이며 골 내에 특히 풍부하나, 골을 제외한 다

른 조직에서도 기질의 구성에 관여할 것으로 추측되고 있

다.33 ON은 섬유조직이나 골조직 등에서 기저막의 성분인

fibronectin이나 laminin 등의 분비를 조절함으로써 이동하

는 세포의 부착을 조절한다. Jayaraman등에 의하면 ON은

grooved surface에 골모세포들에 의해 강하게 발현되며, 임

플란트 식립후 1-7일째 관찰된다.28) 본 연구에서도 ON골

모세포에서 강한발현을 나타내었으며 골기질에서의 발현도

이전의 다른 골재생 관련 연구결과와 일치하였다.

VEGF는 34-42kd의 cytokine 으로 아미노산 수에 따라

VEGF121, 165, 189, 206의 4 종이 존재한다. VEGF는 혈관

내피세포 표면에 있는 flt-1과 KDR 과 같은 수용체와 결합

을 하여 내피세포의 증식이외에도 혈관 내피세포에서 ur-

okinase, collagenase, serine protease 등의 발현을 유도

하여 세포외기질을 분해시켜 혈관내피세포나 종양세포의 침

윤을 용이하게 한다. 또한 혈관의 투과성을 증가시켜 혈장단

백이 혈관외로 빠져나오게 하여, 응고기전을 활성화시켜 fi-

brin이 풍부한 세포간질을 형성하여 종양세포나 혈관내피세

포의 이주를 용이하게 한다. 그 외에 VEGF는 소혈관의

fenestraion, VCAM-1, ICAM-1의 발현증가, 단핵구의 화

학주성 및 혈관확장 등을 일으킨다.34) VEGF와 임플란트와

관련해서는 거의 시행되어진 연구가 없는 상태이다. 본 연구

에서 VEGF의 발현이 임플란트 인접골의 골양조직에서 강한

양성 반응을 보이는 것과 조골세포에서 양성반응을 나타낸

것은 VEGF가 임플란트 주변골 형성에 밀접한 관련이 있음

을 보여준다.

티타늄 임플란트의 표면에서 연조직의 개입이 없는 골과

의 직접적인 접촉은 Branemark 등이 확인한 바 있으며 동

물실험과 임상시험을 통해 높은 성공률을 보고하고 있

다.1,2,35) 이 같은 골접촉은 생물학적 또는 생화학적 의미의

골접촉보다는 광학현미경적 골접촉이라는 한계를 가지며 그

결과의 해석도 경험적 접근에 치중하고 있다. 따라서 최근

이루어지는 다양한 성장인자나 골기질 단백질의 투여를 통

한 골재생의 질적 변화를 정량적으로 표현하기에는 한계를

가진다. 하지만 이 같은 광학현미경적 골접촉의 정도는 인접

골 밀도와 함께 현재로서는 가장 유효한 정량적 측정의 지표

이기도 하다.

골유착의 관점에서 본 골접촉은 골 유착성 임플란트와 골

과의 접촉은 치밀골 부위에서 90 ~ 95% 정도가 일어나야

성공적이라고 보고하고 있다.36) 이 같은 골 결합의 증대를

위해서 Branemark의 티타늄 임플란트를 기본 모델로 해서

임플란트의 구조와 금속의 표면처리에 중점을 둔 연구들이

이루어졌으며 여기에 더해 hydroxy apatite(HA)가 골의 구

성성분으로 초기 골결합에서 생물학적 결합을 기대할 수 있

다는 점으로 많은 HA 표면처리 등이 시도된 바 있으며 부분

적으로 초기 골 형성의 증가 등이 보고되었으나 장기적인 관

찰에서는 순수 titanium보다 골결합 강도나 다른 특성에 있

어서 낮다는 점을 보여주지 는 못하였다.37)

티타늄 임플란트에서 주변의 골 증식과 골 결합은 금속

표면의 골재생유도능에 의해 발생하는 것이 아니라 골 자체

의 다양한 성장인자의 작용과 이차적인 혈관의 형성 등에 의

해 진행되며 하며 만은 성장인자와 기질 단백질이 역할을 하

게 된다. 이 같은 관찰의 결과 최근에는 다양한 성장인자들

을 이용한 골재생의 촉진 노력이 확대되고 있다.38) 여기에는

골 형성 단백질(bone morphogenetic protein, BMP)이 가

장 대표적이며, 이와 함께 골의 초기분화에는 영향을 주지는

못하나 골 내에 다량으로 존재하면서 골의 실질적인 성장에

중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는 하는 인슐린유사성

장인자(IGF), 섬유모세포 성장인자(FGF), 혈소판유래성장

인자(PDGF) 등도 골재생의 촉진 효과가 있음이 알려져 있

다.39-41)

성장인자의 이러한 역할이 잘 알려진 지금은 성장인자의

생물학적 한계를 극복하기 위해 임플란트 표면에서 성장인

자가 장기간에 걸쳐 유지되며 점진적으로 방출될 수 있도록

하는 방법으로 고분자 물질의 사용이 보고되고 있다.42,43) 이

전의 연구에서는 주로 합성고분자인 D,L-polylactic acid

(PDLLA)와 같은 생분해성 폴리머를 사용하여 성장인자의

유지와 함께 조기 소실을 억제하는 방식이 소개되고 있으나,

고분자 유기체의 경우 흡수가 주로 가수분해의 형태로 진행

되며 정상적인 골 개조의 과정과 시기적으로 일치하지 않으

면서 서서히 일어나게 된다. 따라서 보통 효소매개 반응인

골 기질의 흡수, 재생 및 개조 등과 동시에 일어나기 어려운

점이 장기적인 골의 강도유지와 임플란트의 안정에는 단점

으로 지적 된다.42-44) 특히 이 과정에서 골과 임플란트 금속

표면과의 사이에 섬유성 조직의 침투로 인한 섬유성 결합이

형성되면, 임플란트의 안정성에 큰 영향을 미치게 될 것으로

보인다.

새롭게 주목받는 고분자로는 생체 고분자인 콜라겐에 성

235

장인자를 결합시키는 방법이 있다. 이 같은 생체고분자를 사

용할 경우정상적인 조직의 재생과정에서 나타나는 시간표에

따라 조직 구성인자의 분해와 합성이 나타나며 가장 생물학

적인 친화성을 가지고 성장인자와 결합하고 그 생물학적 상

태를 유지해 줄 수 있다. 콜라겐의 경우 성장인자와의 직접

적으로 결합하는 것 보다는 다른 비 섬유성 세포외기질과 결

합하고 다시 이 같은 비콜라겐 세포외기질이 성장인자와 결

합하는 이중적인 구조를 가지게 된다.

많은 연구에도 불구하고 실제 임플란트 주변의 골기질의

변화에 대해서는 뚜렷하게 알려진 것이 많지 않다. 실험적으

로 투여되는 성장인자와 골기질 단백질의 양에 비해 실제 임

플란트 주변의 골에는 존재하는 세포외기질과 성장인자의

양에 압도적으로 많다. 그럼에도 불구하고 기존의 골기질과

성장인자의 활용이 외부적으로 투입된 물질의 활성을 극복

할 수 없을 정도로 낮다는 점을 고려해볼 수 있으며 실제로

생체조직 내에 존재하는 인자들의 활용을 확대함으로서 외

부적으로 투입된 약제보다 우수한 효과를 얻을 수 있을 것으

로 생각된다.

본 연구에서는 임플란트 주변골에 존재하는 다양한 인자

들의 세부적인 분포를 비탈회 경조직표본에서 확인함으로서

세포외 기질의 정확한 분포를 파악하여 실제 골재생의 촉진

을 위해 필요한 방법론을 개발하기위한 기초자료로 사용하

고자 하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 골결손부에서의

골형성은 3일 째부터 조골세포와 매우 작은 망상골의 출현

으로 확인되었으며 7일째부터 골개조가 시작되어 21일까지

지속되었다. 임플란트 주변에서 나타나는 ON, OC, OPN과

VEGF의 발현과 대조군의 골결손부에서 나타나는 소견은 동

일하였다. ON과 OC 및 VEGF의 발현은 임플란트에 인접한

조직의 조골세포로 보이는 세포와 임플란트에서 다소 떨어

진 골조직의 이장세포에서 관찰되었다. VEGF의 발현은 일

부 조골세포와 신생 골양조직에 주로 분포하는 양상을 나타

내었으며 기존 골내 혈관의 VEGF의 발현과는 직접적인 관

련이 없는 것으로 보였다.

이상의 결과는 임플란트 재료의 표면이 골형성 유도능을

가져서라기보다는 골형성 유도능을 가진 세포외기질을 포함

한 다양한 세포외 인자들이 티타늄 표면에 이차적으로 흡착

됨으로서 관련된 성장인자들의 잔존 기간의 증가와 이동성

의 감소로 인해 나타나는 현상으로 여겨지며 향후 보다 상세

한 발현양상과 시간적 변화에 대한 구체적인 연구가 필요할

것으로 생각된다.

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