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The effect of sericin on bone regeneration in an animal model with streptozotocin-induced type 1 diabetes

  • 홍도 지아 캉 (Hong Do Gia Khang, Gangneung-Wonju National University, Department of Oral and Maxillofacial Surgery)

초록/요약 도움말

Introduction: There is an association between type 1 diabetes and several disorders of skeletal health, features by a decrease in bone density and an increased risk for osteoporosis and fragility fracture, as well as impaired bone healing and regeneration characteristics. Sericin, a protein founded in Bombyx mori (silkworms) during silk production, has attracted attention in bone tissue engineering because of the ability to induce the nucleation of bone-like hydroxyapatite. The purpose of this study is to determine whether or not sericin has a positive effect on bone regeneration with streptozotocin-induced type 1 diabetes in an animal model. Material and method: 21 Sprague-Dawley rats were acquired and assigned to one of three groups. Diabetes is induced in each rat by a single, high dose of streptozotocin and was confirmed by a blood test before the animal surgery. An 8 mm in diameter bony defect was created on the midline of each animal calvaria. The sericin group (S group, n = 7) received the sericin with gelatin combination as graft material while the gelatin group (G group, n = 7) received only gelatin sponge. The control group (N group, n = 7) has no graft material before closure. All the animal was humanly sacrificed two months after the surgery. Radiography, including 2D X-rays and micro-computed tomography, were acquired to evaluate the amount of new bone volume. The specimens were then processed for hematoxylin and eosin staining. Result: The amount of new bone volume in group S was the highest among three groups (3.87 ± 2.51 mm3), followed by group N (1.71 ± 1.65 mm3) and group G (1.24 ± 1.05 mm3). The difference in the new bone volume among the groups was statistically significant (P = 0.035). In the post hoc test, the new bone volume in groups S was significantly higher compared with group G and group N (P = 0.016 and P = 0.042, respectively). The new bone formation was more observable in group S on microCT as well as histological examination. Conclusion: The application of sericin as a graft material enhanced the process of bone regeneration in an impaired bone healing condition in an animal model.

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초록/요약 도움말

목적: 제 1 형 당뇨병과 여러 가지 골격 건강 장애, 골밀도 감소, 골다공증 및 취약 골절 위험 증가, 뼈 치유 및 재생 특성 장애 사이의 연관성이 있다. 실크 생산 과정에서 누에에 의하여 만들어지는 단백질인 세리신은 뼈와 유사한 수산화 인회석의 핵 형성을 유도하는 능력 때문에 뼈 조직 공학에서 주목을 끌었다. 이 연구의 목적은 스트렙토조토신에 의해 유발된 제 1 형 당뇨병을 가진 동물 모델에서 세리신을 함유한 이식재가 골 재생에 긍정적인 영향을 미치는지 여부를 확인하는 것이다. 재료 및 방법: 21 마리의 Sprague-Dawley 쥐를 획득하여 세 그룹으로 나누어 실험을 진행하였다. 각각의 실험동물에서 당뇨병의 유도는 수술 전에 혈액 검사로 확인되었다. 각 동물 두개골의 중간 선에 직경 8mm의 뼈 결함이 생성되었다. 세리신 그룹 (S 그룹, n = 7)은 이식 재료로 젤라틴 조합과 함께 세리신을 받았으며, 젤라틴 그룹 (G 그룹, n = 7)은 젤라틴 스펀지만 받았다. 대조군 (N 군, n = 7)은 이식재 없이 자연치유되도록 두었다. 모든 동물은 수술 후 두 달 후에 인도적으로 희생되었다. 새롭게 형성된 뼈 부피는 마이크로 컴퓨터 단층 촬영을 통해 평가하였다. 그런 다음 표본은 조직학적 분석을 위해 처리되었다. 결과: S 군의 신규 골량은 3.87 ± 2.51 mm3으로 세 군 중 가장 높았고 N 군 (1.71 ± 1.65 mm3),G군 (1.24 ± 1.05 mm3)순이었다. 그룹 간 새로운 골 부피의 차이는 통계적으로 유의하였다 (P = 0.035). 사후 테스트에서 그룹 S의 새로운 골 부피는 그룹 G 및 그룹 N에 비해 통계적으로 유의하게 높았다 (각각 P = 0.016 및 P = 0.042). 새로운 뼈 형성은 조직 학적 검사에서도 그룹 S에서 더 많이 관찰되었다. 결론: 세리신이 포함된 이식재는 당뇨병 동물 모델에서 젤라틴만 있는 군이나 아무런 이식재가 없는 군에 비하여 신생 뼈 재생을 증진하였다.

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목차 도움말

Ⅰ. Introduction ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 1
Ⅱ. Materials and methods ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 13
Ⅲ. Results ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 20
Ⅳ. Discussion ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 22
Ⅴ. Conclusion ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 28
Ⅵ. References ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 29
Ⅶ. Figure legends ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 41
Tables and Figures ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 42

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