치주인대세포의 효과적인 조절은 성공적인 치주 조직 재생에 중요한 역할을 한다. NFATc1의 활성화가 골모세포에서 분화를 자극하지만, 치주인대세포가 골모세포로 분화하는 과정에서 NFATc1의 역할은 아직 보고되지 않았다. 본 연구는 hPDLCs가 골모세포로 분화하는 동안 NFATc1의 mRNA의 발현과 단백질 발현이 유도됨을 처음으로 확인하였다. CsA에 의한 NFATc1의 억제는 세포증식을 감소시켰다. 게다가, CsA를 처리한 결과, 분화표지자, ALP activity 및 광화결정형성을 감소시켰다. 이러한 연구 결과는 NFATc1이 치주 재생을 위한 골모세포 분화에 중요한 조절자 역할을 할 수 있을 것으로 생각된다.
BACKGROUND: The aim of this study was to evaluate the combined effect of low-level laser treatment (LLLT) and recombinant human bone morphological protein-2 (rhBMP-2) applied to hypoxic-cultured MC3T3-E1 osteoblastic cells and to determine possible signaling pathways underlying differentiation and mineralization of osteoblasts under hypoxia. METHODS: MC3T3-E1 cells were cultured under 1% oxygen tension for 72 h. Cell cultures were divided into four groups: normoxia control, low-level laser (LLL) alone, rhBMP-2 combined with LLLT, and rhBMP-2 under hypoxia. Laser irradiation was applied at 0, 24, and 48 h. Cells were treated with rhBMP-2 at 50 ng/mL. Alkaline phosphatase activity was measured at 3, 7, and 14 days to evaluate osteoblastic differentiation. Cell mineralization was determined with Alizarin red S staining at 7 and 14 days. Western blot assays were performed to evaluate whether p38/protein kinase D (PKD) signaling was involved. RESULTS: The results indicate that LLLT and rhBMP-2 synergistically increased alkaline phosphatase (ALP) activity and mineralization. Western blot analyses showed that expression of type I collagen, runt-related transcription factor 2 (RUNX2), and Osterix (Osx), increased and expression of hypoxia-inducible factor 1-alpha ($HIF-1{\alpha}$), decreased more in the LLLT and rhBMP-2 combined group than in the rhBMP-2 or LLL alone groups. Moreover, LLLT and rhBMP-2 stimulated p38 phosphorylation and rhBMP-2 and LLLT increased Prkd1 phosphorylation. CONCLUSION: Combined treatment with rhBMP-2 and LLL induced differentiation and mineralization of hypoxic-cultured MC3T3-E1 osteoblasts by activating p38/PKD signaling in vitro.
White rot fungi have been useful source of enzymes for the degradation of environmental pollutants including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and synthetic dyes. PAHs are widespread organic compounds present in fossil fuels and are routinely generated by incomplete fuel combustion. PAHs are some of the major toxic pollutants of water and soil environments. Synthetic dyes are major water-pollutants, which are toxic to organisms in water environments and interfere photosynthesis of water plants. Removal of PAHs and synthetic dyes has been of interests in the environmental science especially in the environmental microbiology. Mushrooms are fungal groups that function as primary degraders of wood polyphenolic lignin. The ligninolytic enzymes produced by mushroom, including manganese peroxidase, lignin peroxidase, and laccase, mediate the oxidative degradation of lignin. The catalytic power of these enzymes in the degradation of aromatic ring compounds has been sought for the degradation of various organic compounds. In this project, we have screened 60 wild mushroom strains for their degradation activity against two representative PAHs, naphthalene and anthracene, and five aromatic dyes, including alizarin red S, crystal violet, malachite green, methylene blue, rose bengal. The degradation of PAHs was measured by GC while the decolorization of dyes was measured by both UV spectrophotometer and HPLC. As results, 9 wild mushroom strains showed high activity in degradation of PAHs and textile dyes. We also describe the secretive enzyme activities, the transcription levels, and cloning of target genes. In conjunction with this, activities of degradative enzymes, including laccase, lignin peroxidase, and Mn peroxidase, were measured in the liquid medium in the presence of PAHs and dyes. Our results showed that the laccase activity was directed correlated with the degradation, indicating that the main enzyme acts on PAHs and dyes is the laccase. The laccase activity was further simulated by the addition of $Cu^{2+}$ ion. Detailed studies of the enzyme system should be sought for future applications.
The purpose of this study was to investigate the influence of early functional load around osseointegrated titanium implants. 24 titanium plasma spray coated implants (ITI HS-type) were placed into the previously extracted site in the mandible of six adult dogs. The implants were divided into three groups : the control group was the implants without abutment during the experimental period; the experimental group I was loaded by connecting the contoured abutment after 6 weeks of healing; the experimental group II was loaded after 12 weeks of healing: and the mandibular second premolar and surrounding tissues were selected for natural tooth group to compare the implanted group. All dogs were injected intravenously tetracycline, alizarin red S, and calcein for bone labeling. After the experimental period of 18 weeks, the dogs were sacrificed and longitudinal sections of the bone-implant interface were cut and observed using light microscope, scanning electron microscope, and fluorescence microscope. The results of the study were as follows: 1. Light and scanning electron microscopically, all implant surfaces were well contact with bone tissue at the cortical layer, but some areas of cancellous bone were not contact directly. 2. Fluorescence microscopically, number and size of the new secondary osteons around the implant were increased than those of the natural tooth. 3. Fluorescence microscopically, linear and concentrical fluorescence was observed at or near the surface of all implants, and the bone formation and remodeling of the implants loaded after 6 week of healing were great, and unloaded implants were worst. 4. Fluorescence microscopically, endosteal bone formation was greater than periosteal bone formation at or near the implants. 5. Fluorescence microscopically, number and size of linear and concentric fluorescence was increased at the lingual side than the buccal side of the loaded implants. The result of the study indicate the possibility of the early load to the implant via a prosthesis.
Surface modification of glutaraldehyde fixed bovine pericardium (GFBP) was successfully carried out with hyaluronic acid (HA) derivatives. At first, HA was chemically modified with adipic dihydrazide (ADH) to introduce hydrazide functional group into the carboxyl group of HA backbone. Then, GFBP was surface modified by grafting HA-ADH to the free aldehyde groups on the tissue and the subsequent HA-ADH hydrogel coating. HA-ADH hydrogels could be prepared through selective crosslinking at low pH between hydrazide groups of HA-ADH and crosslinkers containing succinimmidyl moieties with minimized protein denaturation. When HAADH hydrogels were prepared at low pH of 4.8 in the presence of erythropoietin (EPO) as a model protein, EPO release was continued up to $85\%$ of total amount of loaded EPO for 4 days. To the contrary, only $30\%$ of EPO was released from HA-ADH hydrogels prepared at pH=7.4, which might be due to the denaturation of EPO during the crosslinking reaction. Because the carboxyl groups on the glucuronic acid residues are recognition sites for HA degradation by hyaluronidase, the HA-ADH hydrogels degraded more slowly than HA hydrogels prepared by the crosslinking reaction of divinyl sulfone with hydroxyl groups of HA. Following a two-week subcutaneous implantation in osteopontin-null mice, clinically significant levels of calcification were observed for the positive controls without any surface modification. However, the calcification of surface modified GFBP with HA-ADH and HA-ADH hydrogels was drastically reduced by more than $85\%$ of the positive controls. The anti-calcification effect of HA surface modification was also confirmed by microscopic analysis of explanted tissue after staining with Alizarin Red S for calcium, which followed the trend as observed with calcium quantification.
Gamijangsing-tang (GMJST) has been used for treatment of bone formation in traditional korean medicine. The purpose of this study is to examine effects of GMJST on bone metabolism. The effects on the osteoblasts were determined by measuring (1) cell proliferation, (2) alkaline phosphatase (ALP) activity, (3) osteoprotegerin (OPG) secretion. (4) The morphologic changes of cells were observed by light microscopy and electron microscopy. Mineralization of calcium was determined by quantitative alizarin red-S assay and mineralization of phosphate was observed by von kossa staining. The morphologic changes of mineralization on the cells were observed by transmission electron microscopy (TEM). The effects on the osteoclast were investigated by tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) staining. Following results were obtained: Celluar activity of osteoblastic cells (MG-63) was significantly increased in 10-5 of dilution of GMJST. ALP and OPG activity of osteoblastic cells were increased in GMJST than normal MG-63 cell. Mineralization of osteoblastic cells were increased in GMJST than normal MG-63 cell. The activity of osteoclast cells (RAW 264.7) was significantly decreased in GMJST than normal MG-63 cell. From the results, GMJST stimulated the proliferation and mineralization of bone-forming osteoblast and inhibited by bone- lysis osteoclast.
The morphogenesis of the stifle joint in Korean cattle embryos and fetuses was observed by radiography, alizarin red S stain and light microscopy. Fourty-eight(48) embryos and fetuses, ranging from 11mm to 160mm in crown-rump length (C-R L), were used for this study. The experimental samples were divided into twelve separate groups according to their C-R L. The first to the nineth group ranged from 11-100mm in C-R L, spaced at 10mm intervals. The tenth to the twelfth group ranged in C-R L from 101mm to 160mm, and were spaced at 20mm intervals. The results were as follows; 1. The first appearance of the interzone between the femur and tibia was formed in the second experimental group. The patellar ligament and cruciate ligament appeared in the third group and the patella, menisci and synovial cavity appeared in the fourth group. 2. The lateral and medial menisci were first obseved in the fourth group, and these structures showed crescent shape in the fifth group of the fetuses. 3. The first appearance of the femoro-tibial joint cavity was in the third group. The fifth group contained the first appearance of the patello-femoral cavity. Also, the femoro-tibial cavity was divided into two cavities by the anterior and posterior cruciate ligament.
Hydroxyapatite (HAp) and biphasic calcium phosphate (BCP) nano powders were synthesized using the microwave-assisted synthesis process dependent on pH and microwave irradiation time. The average size of a powder was less than 100 nm in diameter. Through in-vitro cytotoxicity tests by an extract dilution method, the HAp and BCP nano powders have shown to be cytocompatible for L-929 fibroblast cells, osteoblastlike MG-63 cells and osteoclast-like Raw 264.7 cells. The activation of osteoblast was estimated by alkaline phosphatase (ALP) activity. When the HAp and BCP were treated to MG-63 cells, alkaline phosphatase activities increased on day 3, compared with those of the untreated cells. Also, the collagen fibers increased when the HAp and BCP powders suspension were treated to MG-63 cells, compared to those of the untreated cells. Quantitative alizarin red S mineralization assays showed a trend toward increasing mineralization in osteoblast cultured with powder suspension. In conclusion, hydroxyapatite and biphasic calcium phosphate appeared to be a bone graft substitute material with optimal biocompatibility and could be further applied to clinical use as an artificial bone graft substitute.
Kim, Yun-Jeong;Park, Yoon-Jeong;Lee, Yong-Moo;Rhyu, In-Chul;Ku, Young
Journal of Periodontal and Implant Science
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제42권4호
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pp.113-118
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2012
Purpose: The aim of this study was to investigate the effects of synthetic fibronectin (FN) fragments, including fibrin binding sites from amino-terminal FN fragments containing type I repeats 1 to 5, on osteoblast-like cell activity. Methods: Oligopeptides ranging from 9 to 20 amino acids, designated FF1, FF3, and FF5, were synthesized by a solid-phase peptide synthesizing system, and we investigated the effects of these peptides on cell attachment and extent of mineralization using confocal microscopy, 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assays, and Alizarin red S staining. Results: FF3 and FF5 peptides increased the number of attached human osteoblastic cells, and FF3 administration led to prominent cell spreading. Mineralization was increased in FF3 and FF5 compared to FF1 and the untreated control. Conclusions: Taken together, it can be concluded that the fibrin-binding oligopeptides FF3 and FF5 enhanced cell attachment and mineralization on osteoblast-like cells. These results indicate that FF3 and FF5 have the potential to increase osteoblast-like cell activity. Performing an in vivo study may provide further possibilities for surface modification of biomimetic peptides to enhance osteogenesis, thus improving the regeneration of destroyed alveolar bone.
Osteoporosis is a bone pathology leading to increased fracture risk and challenging the quality of life. The aim of this study was to evaluate the effect of an anthraquinone glycoside, aloin, on osteogenic induction of MC3T3-E1 cells. Aloin increased alkaline phosphatase (ALP) activity, an early differentiation marker of osteoblasts. Aloin also increased the ALP activity in adult human adipose-derived stem cells (hADSC), indicating that the action of aloin was not cell-type specific. Alizarin red S staining revealed a significant amount of calcium deposition in cells treated with aloin. Aloin enhanced the expression of osteoblast differentiation genes, Bmp-2, Runx2 and collagen 1a, in a dose-dependent manner. Western blot analysis revealed that noggin and inhibitors of p38 MAPK and SAPK/JNK signals attenuated aloin-promoted expressions of Bmp-2 and Runx2 proteins. siRNA mediated blocking of Wnt-5a signaling pathway also annulled the influence of aloin, indicating Wnt-5a dependent activity. Inhibition of the different signal pathways abrogated the influence of aloin on ALP activity, confirming that aloin induced MC3T3-E1 cells into osteoblasts through MAPK mediated Wnt and Bmp signaling pathway.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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