There are controversial findings regarding the roles of nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2)/heme oxygenase-1 (HO-1) pathway on bone metabolism under oxidative stress. We investigated how Nrf2/HO-1 pathway affects osteoblast differentiation of MC3T3-E1 cells in response to hydrogen peroxide (H2O2), N-acetyl cysteine (NAC), or both. Exposing the cells to H2O2 decreased the alkaline phosphatase activity, calcium accumulation, and expression of osteoblast markers, such as osteocalcin and runt-related transcription factor-2. In contrast, H2O2 treatment increased the expression of Nrf2 and HO-1 in the cells. Treatment with hemin, a chemical HO-1 inducer, mimicked the inhibitory effect of H2O2 on osteoblast differentiation by increasing the HO-1 expression and decreasing the osteogenic marker genes. Pretreatment with NAC restored all changes induced by H2O2 to near normal levels in the cells. Collectively, our findings suggest that H2O2-mediated activation of Nrf2/HO-1 pathway negatively regulates the osteoblast differentiation, which is inhibited by NAC.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
/
제39권2호
/
pp.55-62
/
2013
Bone tissue engineering is one of the important therapeutic approaches to the regeneration of bones in the entire field of regeneration medicine. Mesenchymal stem cells (MSCs) are actively discussed as material for bone tissue engineering due to their ability to differentiate into autologous bone. MSCs are able to differentiate into different lineages: osteo/odontogenic, adipogenic, and neurogenic. The tissue of origin for MSCs defines them as bone marrow-derived stem cells, adipose tissue-derived stem cells, and, among many others, dental stem cells. According to the tissue of origin, DSCs are further stratified into dental pulp stem cells, periodontal ligament stem cells, stem cells from apical papilla, stem cells from human exfoliated deciduous teeth, dental follicle precursor cells, and dental papilla cells. There are numerous in vitro/in vivo reports suggesting successful mineralization potential or osteo/odontogenic ability of MSCs. Still, there is further need for the optimization of MSCs-based tissue engineering methods, and the introduction of genes related to osteo/odontogenic differentiation into MSCs might aid in the process. In this review, articles that reported enhanced osteo/odontogenic differentiation with gene introduction into MSCs will be discussed to provide a background for successful bone tissue engineering using MSCs with artificially introduced genes.
Engineered bone tissue is thought to be the ideal alternative for bone grafts in the treatment of related bone diseases. BMP9 has been demonstrated as one of the most osteogenic factors, and enhancement of BMP9-induced osteogenesis will greatly accelerate the development of bone tissue engineering. Here, we investigated the effect of insulin-like growth factor 1 (IGF1) on BMP9-induced osteogenic differentiation, and unveiled a possible molecular mechanism underling this process. We found that IGF1 and BMP9 are both detectable in mesenchymal stem cells (MSCs). Exogenous expression of IGF1 potentiates BMP9-induced alkaline phosphatase (ALP), matrix mineralization, and ectopic bone formation. Similarly, IGF1 enhances BMP9-induced endochondral ossification. Mechanistically, we found that IGF1 increases BMP9-induced activation of BMP/Smad signaling in MSCs. Our findings demonstrate that IGF1 can enhance BMP9-induced osteogenic differentiation in MSCs, and that this effect may be mediated by the enhancement of the BMP/Smad signaling transduction triggered by BMP9.
본 연구는 연산 오골계의 물 추출물을 이용하여 MG-63 조골세포와 RAW 264.7 파골세포의 분화에 미치는 영향을 분석하였다. 조골세포의 분화에 미치는 영향을 관찰하기 위해 ALP 활성 분석과 alizarin red 염색을 통해 골 석회화를 측정하였다. 그리고 RAW 264.7 파골세포의 분화 억제 활성을 확인하기 위해 TRAP 활성과 염색을 분석 측정하였다. 연산 오골계 물 추출물을 농도별($250-1,000{\mu}g/ml$)로 처리한 결과 조골세포와 파골세포에서 세포독성을 나타내지 않았다. ALP 활성은 3년산 암탉 육질이 133.8%, 3년산 수탉 육질은 129.6%로 육질이 껍질보다 조골세포 분화력이 높았다. 그리고 육질에서는 3년산이 1년산보다 ALP 활성이 높으나 껍질에서는 1년산이 3년산보다 조골세포 분화능력이 높았다. 성별 간 ALP 활성은 전체적으로 암탉이 수탉보다 높은 ALP 활성을 보였다. 또한, 골 석회화 능력은 3년산 암탉 육질이 연령과 성별을 통틀어 124.3%로 가장 뛰어났으며 TRAP 활성은 3년산 수탉 육질이 31.8%로 연령과 성별을 통틀어 억제 활성이 가장 뛰어났다. 연산 오골계 물 추출물은 조골세포 분화능력이 뛰어나 골의 석회화를 촉진하는 능력이 뛰어났으며 파골세포의 분화를 억제하여 골 흡수를 억제하는 능력이 뛰어났다. 이에 연산 오골계는 골 기능 강화와 골 관련 질환에 대한 예방과 치료에 효과가 있을 것으로 보인다.
이 연구에서는 법랑모세포 분화과정에서 APin의 기능을 알아보고자 APin-protein microarray를 시행한 후 치아발생과 관련이 있는 MEF2, Aurora kinase A, BMPR-IB와 EF-hand calcium binding protein을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1 CMV-APin construct를 transfection하여 APin의 과발현을 유도한 경우에는 MEF2와 Aurora kinase A 둘 모두에서 발현이 현저히 감소한 반면에, APin의 발현억제를 유도한 경우에는 둘 모두 변화가 없었다. 2. APin의 과발현을 유도한 경우에는 BMPR-IB와 EF-hand calcium binding protein 모두에서 발현이 크게 증가한 반면, APin을 발현억제 시킨 경우에는 BMPR-IB는 변화가 없었고, EF-hand calcium binding protein은 현저히 감소하였다. 위의 결과들로 보아 APin 단백질은 MEF2, Aurora kinase A, BMPR-IB, EF-hand calcium binding protein과 상호작용하여 법랑모세포의 분화와 석회화 과정 중에 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다.
Polyglutamic acid(PGA) 함유량이 증대된 청국장이 조골세포에 미치는 영향을 세포 수준에서 관찰하고자 하였다. 조골세포에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 세포 생존율, 염기성 인산분해효소(alkaline phosphatase, ALP) 활성, 골 석회화 형성능, 조골세포 분화 관련 유전자 발현능을 측정하였다. 세포 독성이 없는 농도에서 염기성 인산분해효소 활성을 측정한 결과 농도에 의존적으로 ALP 활성이 증가하였으며, 일반 청국장 A보다 PGA 함유량이 증가한 청국장 B가 더 높은 ALP 활성 증가 효과를 나타내었다. 청국장의 골 석회화 형성능을 측정한 결과 역시 청국장 A보다 B가 더 높은 석회화 형성능을 나타내었다. 또한 분화 관련 유전자인 OCN, OPN, Col1, ALP 역시 청국장 B가 A보다 유전자 발현이 더 높게 나타났다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 PGA가 증대된 청국장이 기존 청국장보다 조골세포의 활성에 효과적일 것으로 생각한다.
The ultimate aim of periodontal treatment is periodontal regeneration, which necessiates the regeneration of bone tissues. To evaluate the effects of Dex growth and differentiation of MC3T3-E1 cells, cells were seeded in alpha-modified eagle medium containing 10% fetal bovine serum, 10mM beta-glycerophosphate , $50{\mu}g/ml$ of ascorbic acid, with or without $10^{-7}M$ Dex and examined cell proliferation activities, alkaline phosphatase activities, and bone nodule formation until 25days. The results were as follows : 1. In Dex group, cell proliferation activities were lower until 15 days compared to control group. Bone nodules formation were showed at 10 days. 2. In the time-response effect, ALP activities were increased until the 10 days in control groups thereafter decreased and ALP activities of Dex group were lower aspect than control group until the 10 days In this study, bone nodule formation of osteoblast-like cells were accelerated by Dex and cell proliferation activities, ALP activity of Dex group showed lower than control group. Dex was considered that it did suppress initial growth, but accerelate mineralization of osteoblast-like cells.
Angiogenesis is a essential part for bone formation and bone fracture healing. Vascular endothelial growth factor (VEGF), one of the most important molecules among many angiogenic factors, is a specific mitogen for vascular endothelial cells. VEGF-mediated angiogenesis is required for bone formation and repair. However, the effect of VEGF on osteoblastic cells during osteogenesis is still controversial. In recent days, substantial progress have been made toward developing tissue-engineered alternatives to autologous bone grafting for maxillofacial bony defects. Periosteum has received considerable interest as a better source of adult stem cells. Periosteum has the advantage of easy harvest and contains various cell types and progenitor cells that are able to differentiate into a several mesenchymal lineages, including bone. Several studies have reported the bone formation potential of periosteal cells, however, the correlation between VEGF signaling and cultured human periosteal cell-derived osteogenesis has not been fully investigated yet. The purpose of this study was to examine the correlation between VEGF signaling and cultured human periosteal-derived cells osteogenesis. Periosteal tissues of $5\;{\times}\;20\;mm$ were obtained from mandible during surgical extraction of lower impacted third molar from 3 patients. Periosteal-derived cells were introduced into the cell culture and were subcultured once they reached confluence. After passage 3, the periosteal-derived cells were further cultured for 42 days in an osteogenic inductive culture medium containing dexamethasone, ascorbic acid, and ${\beta}-glycerophosphate$. We evaluated the alkaline phosphatase (ALP) activity, the expression of Runx2 and VEGF, alizarin red S staining, and the quantification of osteocalcin and VEGF secretion in the periosteal-derived cells. The ALP activity increased rapidly up to day 14, followed by decrease in activity to day 35. Runx2 was expressed strongly at day 7, followed by decreased expression at day 14, and its expression was not observed thereafter. Both VEGF 165 and VEGF 121 were expressed strongly at day 35 and 42 of culture, particularly during the later stages of differentiation. Alizarin red S-positive nodules were first observed on day 14 and then increased in number during the entire culture period. Osteocalcin and VEGF were first detected in the culture medium on day 14, and their levels increased thereafter in a time-dependent manner. These results suggest that VEGF secretion from cultured human periosteal-derived cells increases along with mineralization process of the extracellular matrix. The level of VEGF secretion from periosteal-derived cells might depend on the extent of osteoblastic differentiation.
Yoo, Han-Seok;Chung, Kang-Hyun;Lee, Kwon-Jai;Kim, Dong-Hee;An, Jeung Hee
Nutrition Research and Practice
/
제11권3호
/
pp.190-197
/
2017
BACKGROUND/OBJECTIVES: Gallus gallus domesticus (GD) is a natural mutant breed of chicken in Korea with an atypical characterization of melanin in its tissue. This study investigated the effects of melanin extracts of GD on osteoblast differentiation and inhibition of osteoclast formation. MATERIALS/METHODS: The effects of the melanin extract of GD on human osteoblast MG-63 cell differentiation were examined by evaluating cell viability, osteoblast differentiation, and expression of osteoblast-specific transcription factors such as bone morphogenetic protein 2 (BMP-2), small mothers against decapentaplegic homologs 5 (SMAD5), runt-related transcription factor 2 (RUNX2), osteocalcin and type 1 collagen (COL-1) by reverse transcription-polymerase chain reaction and western blotting analysis. We investigated the inhibitory effect of melanin on the osteoclasts formation through tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity and TRAP stains in Raw 264.7 cell. RESULTS: The melanin extract of GD was not cytotoxic to MG-63 cells at concentrations of $50-250{\mu}g/mL$. Alkaline phosphatase (ALP) activity and bone mineralization of melanin extract-treated cells increased in a dose-dependent manner from 50 to $250{\mu}g/mL$ and were 149% and 129% at $250{\mu}g/mL$ concentration, respectively (P < 0.05). The levels of BMP-2, osteocalcin, and COL-1 gene expression were significantly upregulated by 1.72-, 4.44-, and 2.12-fold in melanin-treated cells than in the control cells (P < 0.05). The levels of RUNX2 and SMAD5 proteins were higher in melanin-treated cells than in control vehicle-treated cells. The melanin extract attenuated the formation of receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand-induced TRAP-positive multinucleated RAW 264.7 cells by 22%, and was 77% cytotoxic to RAW 264.7 macrophages at a concentration of $500{\mu}g/mL$. CONCLUSIONS: This study provides evidence that the melanin extract promoted osteoblast differentiation by activating BMP/SMADs/RUNX2 signaling and regulating transcription of osteogenic genes such as ALP, type I collagen, and osteocalcin. These results suggest that the effective osteoblastic differentiation induced by melanin extract from GD makes it potentially useful in maintaining bone health.
Bone morphogenetic proteins (BMPs)는 다양한 세포기능을 조절하는 중요한 사이토카인 중 하나이다. 최근 BMP와 일주기 유전자들이 연관되어 있다는 연구결과들이 보고되고 있지만 조골세포에서 일주기 유전자인 Per1의 역할은 아직 명확하지 않다. 본 연구에서는 조골세포 분화에서 Per1의 역할을 조사하였다. MC3T3-E1 세포에서 BMP2 처리에 의해 Per1 mRNA 발현과 luciferase 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 Per1 과발현 실험을 통해서 Per1 유전자가 Runx2, ALP, OC의 발현을 증가시켰으며 ascorbic acid와 ${\beta}$-glycerophosphate에 의한 ALP 염색과 석회화가 Per1 과발현에 의해 더욱 증가하는 것을 확인하였다. 이상의 결과는 일주기 리듬을 조절하는 Per1 유전자가 조골세포의 분화를 촉진하는 인자로 작용함을 시사한다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.