골다공증은 파골세포의 뼈 흡수와 조골세포의 뼈 생성 사이의 불균형으로 인해 발생하며 뼈 재형성을 위한 항상성 유지에서 특히 뼈의 흡수는 필수적이다. 그러나 파골세포의 과도한 뼈의 흡수는 골다공증을 유발한다.

골드나노파티클(GNPs)과 실버나노파티클(SNPs)은 생체재료 연구에 넓게 활용되고 있으며, 골드나노파티클과 실버나노파티클의 사용은 뼈 재생이나 뼈 질환에서 새로운 치료 전략이 될 수 있다. 특히, 골드나노파티클과 실버나노파티클이 조골세포로의 분화를 촉진하며, 골드나노파티클가 파골세포로의 분화를 억제한다는 연구는 많이 보고 되어왔다. 그러나 실버나노파티클의 파골세포 분화억제에 관한 연구는 거의 보고되지 않았다. 본 실험에서는 골드나노파티클과 실버나노파티클의 파골세포로의 분화억제 효능을 비교하기 위해 본 실험을 진행하였다.

Rat 골수에서 추출한 골수유래 대식세포를 다양한 농도의 골드나노파티클과 실버나노파티클의 농도에 처리하여 세포독성 없는 0.01, 0.05 nM 농도를 사용하였다. BMM에 RANKL과 M-CSF를 처리하여 5일간 분화시켰다. 파골세포로의 분화과정에서 골드나노파티클과 실버나노파티클을 처리하여 분화억제 효능을 측정 및 비교하였다. 파골세포는 tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) positive (+) multinuclear cells (MNCs) 와 actin ring 구조를 특징적으로 가지며, TRAP 발현세포와 actin ring 구조의 감소를 관찰하여 골드나노파티클 또는 실버나노파티클의 파골세포로의 분화억제 효능을 비교 분석한 결과 실버나노파티클 그룹에서 파골세포의 형태가 가장 감소하였다. 또한, 대표적인 파골세포와 연관된 유전자인 c-Fos, the nuclear factor of activated T-cells, cytoplasmic 1 (NFATc1), TRAP, and Cathepsin K (CTSK) 를 quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR)으로 mRNA 발현량을 측정하여 파골세포로의 분화 정도를 비교하였을 때, 골드나노파티클 그룹보다 실버나노파티클 그룹에서 mRNA의 발현이 가장 감소하였다. 파골세포의 분화과정에서 활성화되는 경로로 알려진 MAPK 와 NF-κB signal pathways 의 마커를 단백질 수준에서 확인하였으며, 단백질 수준에서 발현량이 같은 농도에서의 골드나노파티클 그룹보다 실버나노파티클 그룹에서 유의미하게 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 결과들로 실버나노파티클이 골드나노파티클 보다 파골세포로의 분화를 효과적으로 감소시킬 뿐만 아니라, 골다공증 환자의 치료에서 적용 가능성을 보여주고 있다.