Kim, Dong-Hyun;Lee, Jin-Hee;Ahn, Eun-Mi;Lee, Youn-Hyung;Baek, Nam-In;Kim, In-Ho
Food Science and Biotechnology
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v.15
no.5
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pp.781-785
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2006
The chemical compositions of the seeds of the safflower (Carthamus tinctorius L.) plant were evaluated to determine possible compound having proliferative effects on human osteoblast cells. Three-[4,5-dimethylthiazole-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) test and alkaline phosphatase (ALP) activity were used to assess the effects of the isolates on the human osteoblast-like line (Saos-2). Activity guided fractionation led to the isolation of ALP activating lignin and alkaloid glycosides through the extraction of the seeds, solvent partitioning and repeated silica gel and octadecyl silica (ODS) column chromatographic separations. The data from Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Mass (MS), and Infrared (IR) analyses enabled the determination of the chemical structure and characterization of two compounds as a tracheloside and an N-(p-coumaroyl)-serotonin mono-${\beta}$-D-glucopyranoside. These two compounds showed respectively $149.2{\pm}4.2$ and $138.9{\pm}3.5%$ ALP activity compared to the control when evaluated at a concentration of $100\;{\mu}g/mL$.
Background: Human umbilical cord bloods, which could be taken during the delivery are utilized as a source of hematopoietic stem cells. Also in cord blood, there are several kinds of stem cells such as endothelial and mesenchymal stem cells. Methods: We isolated the mesenchymal stem cells from human umbilical cord bloods and confirmed the differentiation of these cells into osteoblast progenitor cells. The mesenchymal stem cells derived from umbilical cord blood have the ability to differentiate into specific tissue cells, which is one of characteristics of stem cells. These cells were originated from the multipolar shaped cells out of adherent cells of the umbilical cord blood mononuclear cell culture. Results: The mesenchymal stem cells expressed cell surface antigen CD13, CD90, CD102, CD105, ${\alpha}$-smooth muscle actin and cytoplasmic antigen vimentine. Having cultrued these cells in bone formation media, we observed the formation of extracellular matrix and the expression of alkaline phosphatase and of mRNA of cbfa-1, ostoecalcin and type I collagen. Conclusion: From these results we concluded that the cells isolated from the umbilical cord blood were mesenchymal stem cells, which we could differentiate into osteoblast when cultured in bone formation media. In short, it is suggested that these cells could be used as a new source of stem cells, which has the probability to alternate the embryonic stem cells.
Several growth factors and polypeptides are not commonly yet used for regenerators of bone tissue or alveolar bone because of the insufficiency of studies on their side effects, genetic engineering for mass production and stability for clinical application. Recently, many herbal medicines, which have advantage of less side effects and possibility of long-term use, have been studied for their capacity and effects of anti-bacterial, antiinflammatory and regenerative potential of periodontal tissues. Morindae Radix, Cibotium Barometz (L.), Albizziae Cortex, Cistandhis Herba have been traditionally used as medicines for treatment of bone disease in Eastern medicine. The objective of the present study is to examine the ability of alkaline phosphatase (ALP) activity of human fetal osteoblast (hFOB1) when several natural medicines were supplemented. hFOB1 were cultured with Dulbecuo's Modified Eagle's Medium Nutrient Mixture F-12 HAM ( DMEM/F-12 1:1 Mixture, Sigma, USA) and negative control, dexamethasone (positive control), and each natural medicines for 3 days. And then ALP activity was measured by spectrophotometer for enzyme activity and Alizarin red S staining for morphometry. Among the natural medicines of this study, Morindae Radix, Cibotium Barometz (L.) and Cistanchis Herba induced higher activity of ALP synthesis than negative controls in all experimental group. Albizziae Cortex showed mild increases than negative control group. According to measurement of positively stained area, all of the natural medicines of this study increased compared to negative control. Especially, Cibotium Barometz (L.) and Cistanchis Herba showed statistical significance compared to negative control (p<0.05). These results indicate that Morindae Radix, Cibotium Barometz (L.), Albizziae Cortex, Cistandhis Herba have an inducing ability of ALP synthesis on osteoblast.
The aim of this study was to investigate whether Monascus-fermented soybean extracts (MFSE) containing natural estrogen-like compounds such as isoflavones and mevinolins has potential effects on human osteoblast-like SaOS2 cells using 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and alkaline phophatase (ALP) assaies. MFSE exerted biphasic dose-dependent effect; stimulating osteoblastic activity at low concentrations and inhibiting SaOS2 cells viability at high concentrations. At $10^{-8}-10^{-4}\;mg/mL$, MFSE is not only non-cytotoxic but also induced comparatively high ALP activity on SaOS2 cells. ALP activity (%) significantly increased (220.1%, p<0.05) when SaOS2 cells were treated with MFSE at a concentration of $10^{-5}\;mg/mL$, whereas slowly increased (185.6%, p<0.05) in unfermented soybean extracts (UFSE) at $10^{-3}\;mg/mL$. The potentially greater ALP activity of MFSE compared to the UFSE might partially be caused by its mevinolin, which was derived from the soybean during Monascus-fermentation. Our findings indicate that supplementation of MFSE may accelerate the speed of intracellular ALP synthesis by the bone cells when provided at optimal dosages.
Bone marrow derived mesenchymal stem cells (BMSCs) are largely studied for their potential clinical use. But it is hard to get enough number of those cells for clinical trials and give serious pain to the patients. Adipose tissue is derived from the embryonic mesenchyme and contains a stroma that is easily isolated with large amount. This cell population (adipose derived stem cells: ADSCs) can be isolated from human lipoaspirates and like MSCs, differentiate toward the osteogenic, adipogenic, myogenic and chondrogenic lineages. To confirm whether adipose tissue contains stem cells, the ADSCs extracted from omental or subcutaneous fat tissue were expanded during third to fifth passages. The phenotype of the ADSCs was identified by the conventional cell surface markers using flow cytometry: positive for CD29 and CD44, but negative for CD34, CD45, CD117 and HLA-DR that similar to those observed on BMSCs. The ADSCs were able to differentiate into the osteoblast or adipocytes with induction media. Finally, ADACs expressed multiple CD marker antigens similar to those observed on BMSCs and differentiated into osteoblast, adipocyte. With this, human adipotissue contains multipotent cells and may represent an alternative stem cell source to bone marrow-derived MSCs.
Yam extracts (Dioscorea batatas) have been reported to possess a variety of functions. However, studies on its osteogenic properties are limited. In this study, we investigated the effect of ethanol and water extracts on osteoblast proliferation and bone matrix protein synthesis, type I collagen and alkaline phosphatase (ALP), using osteoblastic MC3T3-E1 cell model. MC3T3-E1 cells were cultured with yam ethanol and water extracts (0~30 mg/L) within 39 days of osteoblast differentiation period. Cell proliferation was measured by MTT assay. Bone matrix proteins were assessed by the accumulation of type I collagen and ALP activity by staining the cell layers for matrix staining. Also, the secreted (media) matrix protein concentration (type I collagen) and enzyme activity (ALP) were measured colorimetrically. Yam ethanol and water extracts stimulated cell proliferation within the range of 15~30 mg/L at 15 day treatment. The accumulation of type I collagen in the extracellular matrix, as well as secreted collagen in the media, increased with increasing doses of yam ethanol (3~15 mg/L) and water (3~30 mg/L) extracts. ALP activity was not affected by yam ethanol extracts. Our results demonstrated that yam extracts stimulated osteoblast proliferation and enhanced the accumulation of the collagenous bone matrix protein type I collagen in the extracellular matrix. These results suggest that yam extracts may be a potential activator for bone formation by increasing osteoblast proliferation and increasing bone matrix protein type I collagen. Before confirming the osteogenic action of yam, further studies for clarifying how and whereby yam extracts can stimulate this ostegenesis action are required.
Secondary metabolites from the fruit body of Phellinus linteus were evaluated for their proliferative effect on human osteoblast-like cells. 3-[4,5-Dimethylthiazole-2-y1]-2,5-diphenyl-tetraxolium bromide (MTT) assay and alkaline phosphatase (ALP) activity assay were used to assess the effect those isolates on the human osteoblast-like cell line (Saos-2). Activity-guided fractionation led to the isolation of ALP-activating phenolic compounds through the extraction of P. linteus, solvent partitioning, and repeated silica gel and octadecyl silica gel (ODS) column chromatographic separations. From the result of spectroscopic data including nuclear magnetic resonance (NMR), mass spectrometry (MS), and infrared spectroscopy (IR), the chemical structures of the compounds were determined as 4-(4-hydroxyphenyl)-3-buten-2-one(1), 2-(3',4'-dihydroxyphenyl)-1,3-benzodioxole-5-aldehyde (2), 4-(3,4-dihydroxyphenyl)-3-buten-2-one (3), 3,4-dihydroxybenzaldehyde (4), and protocatechuic acid methyl ester (5), respectively. This study reports the first isolation of compounds 1-3 and 5 from P. linteus. In addition, all phenolic compounds stimulated proliferation of the osteoblast-like cells and increased their ALP activity in a dose-dependent manner ($10^{-8}$ to $10^{-1}\;mg/mL$). The present data demonstrate that phenolic compounds in P. linteus stimulated mineralization in bone formation caused by osteoporosis. The bone-formation effect of P. linteus seems to be mediated, at least partly, by the stimulating effect of the phenolic compounds on the growth of osteoblasts.
Backgrounds and Objectives: A fracture means a loss of continuity in the substance of bone. Bone differs from other musculoskeletal tissue due to its ability to repair and heal itself without leaving a scar. The cutter head has multinucleated osteoclast cells to resorb the dead bone. The tail, with its conical surface, is lined with osteoblast cells laying down new bone. The conjugation of fracture is a unique biological process regulated by a complex array of signaling molecules and proinflammatory cytokines. Pyritum, one of the important prescriptions in the oriental medicine, has been used for conjugation fracture. The purpose of this study is to evaluate the effects of administration of Pyritum on activation of osteoblast cells in human body & on tibia bone fracture in mice. Materials and Methods : Four weeks aged 30 female DBA mice were used for this study. They were divided three groups, normal group, control group(fracture elicitate mice: FE group) and experimental group(Pyritum administered mice group after fracture elicitation : PA group). Left tibia bones of mice in FE and PA groups were fractured by bone cutters. MG-63 cells in human body th Pyritum in the ratio of 1 mg/m${\ell}$, and the cells were further incubated for 24 hours. Activation of osteoblast was identified using osteopontin, FGF in vitro test. In vivo test, regeneration of fractured tibia through the morphological changes was observed, and also activation of inflammation through NF-${\kappa}$B p65, iNOS, COX-2, osteoblast through osteopontin, FGF and osteoblast's proliferation in each group was measured. Results and Conclusions : 1. In vitro test for activation of osteoblast cells in human body by Pyritum, osteopontin and FGF production were remarkably increased in Pyritum treated MG-63 cells. 2. In regeneration of fractured tibia by Pyritum, fractured area in external tibia morphology was decreased more in the PA group than that of the FE group. Osteogenesis in fractured area was increased more in the PA group than that of the FE group. Also, endochodrial ossification in central area of fracture and osteoid in lateral area of fracture were increased more in the PA group than those of the FE group. 3. In activation of inflammation by Pyritum administered, activation of NF-${\kappa}$B p65, increase of iNOS and COX-2 production were higher in the PA and the FE groups than those of the control group. Especially, the PA group showed higher activation and increase than those of the FE group. 4. In activation of osteoblast by Pyritum, increase of osteopontin, FGF and osteoblast's proliferation were higher in the PA and the FE groups than those of the control group. Especially, the PA group showed higher increase and proliferation than those of the FE group.
Lim, So-Young;Leem, Jae-Yoon;Lee, Choong-Soo;Jang, Yu-Jung;Park, Jeong-Woo;Yoon, Sun
Korean Journal of Food Science and Technology
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v.39
no.6
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pp.694-700
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2007
Acanthopanax senticosus is a common Asian herb also known as "Siberian Ginseng". It is often used as a traditional herbal medicine for reducing damage in the liver, kidney, bone and muscle. In the present study we investigated the ferric reducing/antioxidant power and total phenolic contents of the ethanol-/water-extracts obtained from the stems and leaves of Acanthopanax senticosus. Osteoblast cellular proliferation was evaluated using the MTT and alkaline phosphatase activity assays in the human osteoblast-like MG-63 cell line. Acanthopanax senticosus extracts exerted remarkable ferric reducing/antioxidant power and contained high amount of phenolics. Among the extracts the stem-/ethanol-extract showed the highest antioxidant activity and total phenol content. Interestingly a highly positive correlation was found between antioxidant activity and total phenol content (p < 0.01). Proliferation of MG-63 osteoblast cells was highest in the stem-/ethanol-extract and alkaline phosphatase activity significantly increased in the water-extract of the stems (p < 0.05). These findings suggest that Acanthopanax senticosus extracts have antioxidant activity for preventing oxidative stress-related diseases and may have beneficial effects on bone health through the proliferation of osteoblast cells.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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1998.11a
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pp.145-145
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1998
In the present study, we have demonstrated that taurine could stimulate the production of nitric oxide and the activity of ERK2 (extracellular signal regulated protein kinase or pp42 MAP kinase). Nitric oxide(NO), the product of inducible nitric oxide synthase(iNOS), is known to be implicated in the metabolism of bone. ERK cascade plays a key role in the gene expression of iNOS in osteoblastic cell. We investigated whether taurine (l-20mM) could stimulate ERK2 activity, nitric oxide production, and inducible nitric oxide synthase in osteoblast-like UMR-106 cells. Nitric oxide was measured spectophotometrically as nitrite and the activation of ERK2 and iNOS was studied using Western 145 blot analysis. Taurine increased the production of nitric oxide in a dose-dependent manner and the effect was reached to a maximum at 10 mM. The activation of iNOS were consistent with NO levels. The tyrosine phosphorylation of ERK2 was increased by taurine in a time-dependent manner. The these result suggest that taurine might stimulate the production of nitric oxide in osteoblast-like cells by the activation of ERK2 and could regulate the metabolism of bone via nitric oxide.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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