• 제목/요약/키워드: In vitro osteogenesis

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자연동(自然銅)의 투여가 인체의 뼈모세포 활성과 생쥐 정강이뼈 골절에 미치는 영향 (Effects of Administration of Pyritum on Activation of Osteoblast Cells in Human Body & on Tibia Bone Fracture in Mice)

  • 황지혜;안지현;김진택;안상현;김경호;조현석;이승덕;김은정;김갑성
    • Journal of Acupuncture Research
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    • 제26권2호
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    • pp.159-170
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    • 2009
  • 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.

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Bone Morphogenetic Protein 2 가 두개골 성장 및 두개봉합부의 초기형태발생에 미치는 영향 (THE EFFECT OF BONE MORPHOGENETIC PROTEIN 2(BMP2) ON THE GROWTH OF CRANIAL BONE AND EARLY MORPHOGENESIS OF THE CRANIAL SUTURE)

  • 정혜경;박미현;유현모;남순현;김영진;김현정
    • 대한소아치과학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.217-228
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    • 2003
  • 뇌와 두개골의 조화로운 성장 발육은 성장 중인 두개골과 이 뼈들을 연결하는 두개봉합부들 그리고 발육중인 뇌사이의 일련의 상호작용에 의해 이루어진다. 두개봉합부의 조기융합으로 알려진 craniosynostosis는 이러한 상호균형적인 관계가 파괴될 때 야기될 수 있다. Bone morphogenetic protein의 하나인 Bmp2는 골 각각의 형태와 골격의 상대적인 비례성을 조절하는데 관여하고 있으며, Bmp의 하부 유전자로 알려져 있는 Msx2 homeobox 유전자의 돌연변이는 Boston-type craniosynostosis를 야기한다 이와 함께 Dlx5 homozygote mutant mouse의 표현형은 두개골 골화의 지연을 포함한 다양한 두개안면의 이상을 나타낸다. 이러한 사실들은 Bmp2, Msx2, Dlx5 유전자들이 두개봉합부의 형태발생과정에 중요하게 작용할 수 있음을 시사하고 있다. Mouse 두개봉합부의 초기형태발생과정에 위 유전자들의 기능을 알아보기 위해, 태생기 동안의 시상봉합부에서의 Bmp2, Msx2, Dlx5 유전자들의 발현양상을 in situ hybridization 방법을 이용하여 분석하였다. Bmp2 mRNA는 osteogenic front에서 강하게 발현되었으며, parietal bone의 골막에서도 관찰되었다. Msx2 mRNA는 시상봉합부의 미분화 간엽조직에서 강하게 발현되었으며, osteogenie front 및 dura mater에서도 관찰되었다. Dlx5 mRNA는 osteogenic front와 parietal bone에서 강하게 발현되었다. 두개봉합부에서의 Bmp signaling의 역할을 알아보기 위해 태생 15.5일 mouse의 두개골을 이용하여 in vitro 실험을 시행하였다. Bmp2-soaked beads를 osteogenic fronts에 올려놓고 48시간 기관배양한 결과 BSA 대조군에 비해 Bmp2 beads 주위 조직의 두께와 세포수가 증가하였으며 Msx2와 Dlx5 유전자들의 발현을 유도하였다. 그러나 FGF2 beads주위로는 이들 유전자들의 발현이 관찰되지 않았다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, Bmp2 유전자는 두개골 성장과 두개봉합부의 초기 형태발생을 조절하는데 중요한 역할을 담당하고 있으며, Bmp signaling은 Msx2, Dlx5 유전자들을 조절함으로써 두개골의 골화와 두개봉합부의 유지에 관여하고 있음을 제시해 주고 있다.

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적송잎 추출물이 조골세포의 collagen 합성에 미치는 영향 (Effect of Pine (Pinus densiflora) Needle Extracts on Synthesis of Collagen in Osteoblastic MC3T3-E1 Cells)

  • 전민희;김영경;박용수;황현정;김성구;이상현;최인순;김미향
    • 생명과학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.607-613
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    • 2010
  • 솔잎은 항산화력이 우수한 것으로 알려져 있으며, mouse calvaria 유래의 MC3T3-E1 osteoblastic cell은 골세포의 세포 활성과 관련된 연구에서 유용하게 이용되어왔다. 따라서 본 연구에서는 MC3T3-E1 세포를 이용하여 적송잎 용매별 추출물이 세포 증식에 미치는 영향과 ALP 활성 및 조골세포의 골 형성을 위한 필수 인자인 콜라겐 합성의 영향에 대해 검토하였다. 적송잎 추출물의 농도(1, 10 50, $100\;{\mu}g/ml$)에 따른 조골세포 성장에 미치는 영향을 MTT assay로 분석한 결과, proanthocyanidin의 경우 $50\;{\mu}g/ml$ 이상 첨가한 군에서 대조군보다 급격한 증식률을 나타내었다. 에탄올 추출물을 첨가하였을 때 유의적인 증식률이 나타나지 않은 반면, 적송잎 헥산 추출물 처리군에 있어서는 $10\;{\mu}g/ml$ 농도 이상에서 유의적으로 세포증식이 촉진되었다. 적송잎 추출물이 ALP 활성에 미치는 영향을 조사한 결과, 적송잎 추출물이 조골세포의 ALP의 활성을 증가시켜 조골세포의 분화에 영향을 줄 가능성이 제시 되었다. 또한 적송잎의 열수 및 에탄올 추출물보다 헥산 추출물에서 조골세포의 ALP 활성이 증가하여 적송잎의 ALP 활성에 영향을 주는 성분은 수용성 성분보다 지용성 성분인 것으로 추측되었다. 적송잎 추출물이 조골세포의 콜라겐 합성에 미치는 실험결과에서 헥산 추출물뿐만 아니라 열수 추출물에서도 높은 콜라겐 합성능력을 나타내었다. 따라서 단일성분에 의한 것보다 복합적 성분들의 상승작용에 의해 조골세포의 콜라겐 합성이 촉진된 것으로 추측할 수 있다. 적송잎 추출물이 조골세포의 증식, ALP 활성 및 콜라겐 합성을 촉진하여 골 생성에 영향을 줄 수 있는 것이 확인되었으며, 그에 대한 구체적인 기작 연구를 위하여 향후 분자생물학적인 차원에서의 in vitro 및 in vivo 실험을 통한 구체적인 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

cDNA microarray에 의한 치주인대세포의 광물화 결절형성에 관여하는 유전자들의 분석 (Identification of Matrix Mineralization-Related Genes in Human Periodontal Ligament Cells Using cDNA Microarray)

  • 신재희;박진우;여신일;노우창;김문규;김정철;서조영
    • Journal of Periodontal and Implant Science
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    • 제37권sup2호
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    • pp.447-463
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    • 2007
  • 치주인대세포는 시험관적 실험에서 광물화 결절형성을 유도할 수 있으므로 광물화 결절형성에 관여하는 유전자들을 특이하게 발현할 것으로 여겨진다. 이에 본 실험은 cDNA microarray를 이용한 동시 유전자분석을 시행하여 치주인대세포의 분화에 의한 광물화 결절형성시 나타나는 유전자의 특징적 발현 양상을 알아보고자 하였다. 교정치료를 목적으로 경북대학교병원에 내원한 환자의 제일소구치를 발치하여 통상적 방법으로 치주인대세포를 분리, 배양하였고, 3세대의 치주인대세포를 사용하여 실험을 시행하였다. 치주인대세포를 100mm 배양접시에 넣고 배양하여 매 2일 마다 배지를 교환해 주고, 10% FBS만을 투여한 대조군으로, ascorbic acid $(50\;{\mu}g/ml)$, ${\beta}-glycerophosphate$ (10 mM) 및 100 nM dexamethasone을 투여한 군을 실험군으로 하였다. 배양된 치주인대세포에 ascorbic acid, ${\beta}-glycerophosphate$, 그리고 dexamethasone을 투여한 실험군에서 21일째 광물화된 결정을 관찰할 수 있었으나 대조군에서는 관찰할 수 없었다. 3063개의 유전자를 분석한 결과 35개 유전자가 대조군에 비해 2배이상 발현이 증가하였고, 38개 유전자는 2배이상 발현이 감소하였다. 형태학적 검사에서 보여준 바와 같이 광물화 형성과정시 관여하는 JGF-2과 IGFBP2와 같은 유전자가 실험군에서 증가하였으며, 세포골격과 세포외기질 형성에 관여하는 proteogycan 1, fibulin-5, keratin 5, ${\beta}-actin$, ${\alpha}-smooth$ muscle actin, capping protein 등도 발현이 실험군에서 증가하였다. 한편 periostin and S100 calcium-binding protein A4는 대조군에서 오히려 높게 나타나므로 이는 배양된 치주인대세포가 그 자체의 표현형을 유지하고 있음을 보여 주고 있다. 그 외 apoptosis를 유발시키는데 관여하는 Dkk-1와 Nip3는 실험군에서 높게 발현되었고, apoptosis를 억제시키는데 관여하는 Btf와 TAX1BP1는 오히려 낮게 발현됨을 알 수 있으므로 이는 실험군에서 치주인대세포가 골아세포로의 분화되었음을 나타낸다.

혈소판유래성장인자-BB가 골간질세포와 치주인대세포의 성상에 미치는 영향 (A study of the effects of PDGF-BB on the characteristics of bone stromal and periodontal ligament cells)

  • 권영혁;박준봉
    • Journal of Periodontal and Implant Science
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    • 제26권4호
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    • pp.949-965
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    • 1996
  • The main goal of periodontal therapy is to restore the lost periodontal tissue and establish the attachment appratus. Current acceptable therapeutic techniques are included : removal of diseased soft tissue, demineralization of exposed root surface, using the barrier membrane for preventing the downgrowth of gingival epithelial cell, insertion of graft materials as a scaffolding action, and biological mediators for promoting the cell activity. The latest concept one among them has been studied which based on the knowledge of cellular biology of destructed tissue. Platelet-derived growth factor(PDGF) is one of the polypeptide growth factor which have been reported as a biological mediator to regulate activities of wound healing progress including cell proliferation, migration, and metabolism. The purposes of this study is to evaluate the influences of the PDGF as biological mediator to periodontal ligament and bone marrow cell. Both right and left maxillary first molar were extracted from rat which had treated with 0.4% ${\beta}-Aminopropionitril$ for 5 days, and feeded until designed date to sacrifice under anesthesisa. Periodontal ligament were removed from the extracted socket of the rat, and cultured with Dulbecco's Modified Essential Medium(DMEM) contained with 10% Fetal Bovine Serum, 100U/ml penicillin, $100{\mu}g/ml$ streptomycin, $0.5{\mu}g/ml$ amphotericin-B. Bone marrow cell were culture from bone marrow suspension with which washed out from femur with same medium. The study was performed to evaluate the effect of PDGF to periodontal ligament and bone cell, cell proliferation rate, total protein synthesis, and alkaline phosphatase activity of rat periodontal ligament(PDL) cell and bone stromal(RBS) cell in vitro. The effects of growth factors on both cells were measured at 3, 5th day after cell culture with (control group) or without growth factors(experimental group). The results were as follows: 1. The tendency of cell proliferation under the influence of PDGF showed more rapid proliferation pattern than control at 3 and 5 days after inoculation. 2. The activity of Alkaline phosphatase revealed 14, 80% increased respectively at 3, 5 days culture than control group. Measurements of ALPase levels indicated that PDL cells had significantly higher activity when compared with that of co-culture groups and GF only(P<0.05). And, ALPase activity in 10 days was higher than that of 7 days(P<0.05). 3. The tendency of formation of the mineralized nodule were observed dose-depend pattern of PDL cells. There was statistically significant difference among group l(PDL 100%), 2(PDL 70%:GF 30%), and 3(PDL 50%:GF 50%)(P<0.01). But, there was no difference among group 3, 4(PDL 30%:GF 70%), and 5(GF 100%). 4. Also, the number of nodule was greater in co-culture of PDL 70% and GF 30% than in culture of PDL 70%(P<0.05). From the above results, it is assumed that the PDGF on PDL cells and RMB cell culture. GF stimulates the cell growth, which is not that of PDL cells but GF. And, the activity of ALPase depends on the ratio of PDL cells, and ALPase may relate to the initial phase of nodule formation. Also, it is thought that the calcified nodule formation principally depends on PDL cells, is inhibited by GF, and affected by cell density. In conclusion, platelet-derived growth factor can promote rapid osteogenesis during early stage of periodontal tissue regeneration.

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