Reparative dentine formation requires newly differentiated odontoblast-like cells. Therefore, identification of the molecule that stimulates the odontogenic differentiation of precursor cells in the tooth pulp will be helpful for the development of strategies to repair damaged pulp. In this study, we examined the effect of N-acetylcysteine (NAC) on the odontogenic differentiation of MDPC-23 cells, a mouse odontoblast-like cell line derived from dental papilla, and primary cultured rat dental papilla cells (RDPCs). NAC (1-30 mM) suppressed production of reactive oxygen species in MDPC-23 cells in a dose-dependent manner. Although 5 to 20 mM NAC did not alter MDPC-23 cell proliferation, 1 or 30 mM NAC significantly inhibited it. NAC enhanced mineralized nodule formation and the expression of several odontoblast differentiation-associated genes in both RDPCs and MDPC-23. This NAC stimulatory effect was significant, even at concentrations lower than 1 mM. However, NAC did not stimulate expression of bone morphogenetic protein-2, -4, or -7, which are known to enhance odontogenic differentiation. Since reactive oxygen species are also involved in the pulp toxicity of resin-based restorative materials, these results suggest that NAC may be a promising candidate for supplementation of dental restorative materials in order to enhance reparative dentine formation.
Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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v.32
no.4
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pp.662-669
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2005
Nuclear factor I (NFI) exists in the odontoblast and osteoblast. NFI-C null mice demonstrated aberrant odontoblast differentiation, abnormal dentin formation, and molar lacking roots. The purpose of this study was to examine phenotype of the aberrant odontoblast in NFI-C null mice and to evaluate the expression of DSPP and BSP mRNAs in NFI-C null mice with in-situ hybridization. The results were as follows: 1. In the NFI-C (-/-) mice, the crown dentin of molar showed normally formation, but there was no root dentin. 2. In the NFI-C (-/-) mice, the labial dentin of mandibular incisors showed relatively a lot of dentin formation, but the lingual dentin showed defect. 3. In the NFI-C (-/-) mice, the odontoblast of mandibular incisors revealed abnormal shape and trapped in osteodentin-like mineralized tissue. 4. In the NFI-C (-/-) mice, the odontoblast in the crown dentin of molars showed strong expression of DSPP, the odontoblast in the root dentin of molars was not expression of DSPP. In the NFI-C (-/-) mice the odontoblast in the mandibular incisors showed weekly expression of DSPP 5. In the wild mice, the odontoblasts of mandibular incisors were not expression of BSP, but in the NFI-C (-/ -) mice the odontoblast of mandibular incisors showed strong expression of BSP These results suggest that odontoblast in the NFI-C (-/-) mice changes the phenotype into osteoblast.
Kim, Doo-Hyun;Kim, Heung-Joong;Jeong, Moon-Jin;Son, Ho-Hyun;Park, Joo-Cheol
Restorative Dentistry and Endodontics
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v.29
no.4
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pp.399-408
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2004
Odontoblasts are responsible for the formation and maintenance of dentin. They are known to synthesize unique gene products including dentin sialophosphoprotein (DSPP). Another unique genes of the cells remain unclear. OD314 was isolated from the odontoblasts/pulp cells of rats and partially characterized as an odontoblast-enriched gene (Dey et al., 2001). This study aimed to elucidate the biological function of OD314, relating to odontoblast differentiation and dentinogenesis. After determining the open reading frame (ORP) of OD314 by transient transfection analysis using green fluorescent protein (GPP) expression vector, mRNA in-situ hybridization, immunohistochemistry, reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and western analysis were performed. The results were as follows: 1. In in-situ hybridization, OD314 mRNAs were expressed in odontoblasts of developing coronal and root pulp. 2. OD314 was a novel protein encoding 154 amino acids, and the protein was mainly expressed in cytoplasm by transient transfection analysis. 3. Mineralized nodules were associated with multilayer cell nodules in the culture of human dental pulp cells and first detected from day 21 using alizarin-red S staining. 4. In RT-PCR analysis, OD314, osteocalcin (OC) and DSPP strongly expressed throughout 28 days of culture. Whereas, osteonectin (ON) mRNA expression stayed low up to day 14, and then gradually decreased from day 21. 5. Western blots showed an approximately 17 kDa band. OD314 protein was expressed from the start of culture and then increased greatly from day 21. In conclusion, OD314 is considered as an odontoblast-enriched gene and may play important roles in odontoblast differentiation and dentin mineralization.
Purpose: Wnt signaling plays an essential role in the dental epithelium and mesenchyme during tooth morphogenesis. Deletion of the Wntless (Wls) gene in odontoblasts appears to reduce canonical Wnt activity, leading to inhibition of odontoblast maturation. However, it remains unclear if autonomous Wnt ligands are necessary for differentiation of dental pulp cells into odontoblast-like cells to induce reparative dentinogenesis, one of well-known feature of pulp repair to form tertiary dentin. Materials and Methods: To analyze the autonomous role of Wls for differentiation of dental pulp cells into odontoblast-like cells, we used primary dental pulp cells from unerupted molars of Wls-floxed allele mouse after infection with adenovirus for Cre recombinase expression to knockout the floxed Wls gene or control GFP expression. The differentiation of dental pulp cells into odontoblast-like cells was analyzed by quantitative real-time polymerase chain reaction. Result: Proliferation rate was significantly decreased in dental pulp cells with Cre expression for Wls knockout. The expression levels of Osterix (Osx), runt-related transcription factor 2 (Runx2), and nuclear factor I-C (Nfic) were all significantly decreased by 0.3-fold, 0.2-fold, and 0.3-fold respectively in dental pulp cells with Wls knockout. In addition, the expression levels of Bsp, Col1a1, Opn, and Alpl were significantly decreased by 0.7-fold, 0.3-fold, 0.8-fold, and 0.6-fold respectively in dental pulp cells with Wls knockout. Conclusion: Wnt ligands produced autonomously are necessary for proper proliferation and odontoblastic differentiation of mouse dental pulp cells toward further tertiary dentinogenesis.
MicroRNAs (miRNAs, miRs) are about 21-25 nucleotides in length and regulate mRNA translation by base pairing to partially complementary sites, predominantly in the 3'-untranslated region (3'-UTR) of the target mRNA. In this study, the expression profile of miRNAs was compared and analyzed for the establishment of miRNA-related odontoblast differentiation using MDPC-23 cells derived from mouse dental papilla cells. To determine the expression profile of miRNAs during the differentiation of MDPC-23 cells, we employed miRNA microarray analysis, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) and Alizaline red-S staining. In the miRNA microarray analysis, 11 miRNAs were found to be up- or down-regulated more than 3-fold between day 0 (control) and day 5 of MDPC-23 cell differentiation among the 1,769 miRNAs examined. In qRT-PCR analysis, the expression levels of two of these molecules, miR-194 and miR-126, were increased and decreased in the control MDPC-23 cells compared with the MDPC-23 cells at day 5 of differentiation, respectively. Importantly, the overexpression of miR-194 significantly accelerated mineralization compared with the control cultures during the differentiation of MDPC-23 cells. These results suggest that the miR-194 augments MDPC-23 cell differentiation, and potently accelerates the mineralization process. Moreover, these in vitro results show that different miRNAs are deregulated during the differentiation of MDPC-23 cells, suggesting the involvement of these genes in the differentiation and mineralization of odontoblasts.
Oh, Chang Young;Kim, Su-Gwan;Go, Dae-San;Yu, Sun-Kyoung;Kim, Tae-Hoon;Kim, Chun Sung;Park, Joo-Cheol;Kim, Do Kyung
International Journal of Oral Biology
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v.42
no.2
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pp.39-45
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2017
Metformin (1,1-dimethylbiguanide hydrochloride), derived from French lilac (Galega officinalis), is a first-line anti-diabetic drug prescribed for patients with type 2 diabetes. However, the role of metformin in odontoblastic cell differentiation is still unclear. This study therefore undertook to examine the effect of metformin on regulating odontoblast differentiation in MDPC-23 mouse odontoblastic cells derived from mouse dental papilla cells. As compared to controls, metformin significantly accelerated the mineralization, significantly increased and accelerated the expressions of ALP and Col I mRNAs, and significantly increased the accelerated expressions of DSPP and DMP-1 mRNAs, during differentiation of MDPC-23 cells. There was no alteration in cell proliferation of MDPC-23 cells, on exposure to metformin. These results suggest that the effect of metformin on MDPC-23 mouse odontoblastic cells derived from mouse dental papilla cells, facilitates the odontoblast differentiation and mineralization, without altering the cell proliferation.
Park, Ju-Hyun;Kim, Do-Kyung;Park, Jong-Tae;Kim, Su-Young;Yu, Sun-Kyoung;Cho, Kwang-Hee;Kim, Heung-Joong
International Journal of Oral Biology
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v.35
no.3
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pp.91-97
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2010
The effects of chitosan upon the experimentally induced differentiation of MDPC-23 cells, derived from mouse dental papilla cells, were investigated by RT-PCR, observations of cell morphology and Alizaline red-S staining. Chitosan was found to significantly increase and accelerate the expression of ALP mRNA but decrease the ColI transcript levels, as compared with the control, in a time-dependent manner during the differentiation of MDPC-23 cells. Chitosan also significantly downregulated ON mRNA expression and accelerated mineralization in differentiating MDPC-23 cells. These results suggest that chitosan facilitates odontoblast differentiation and mineralization and may have potential clinical applications as a dentin regeneration material.
Objectives: The purpose of this study was to examine the cell proliferation and expression of alkaline phosphatase (ALP) during the differentiation of murine odontoblast-like cells (MDPC-23) by Cimicifuga rhizoma extract. Cimicifuga rhizoma extract was prepared using 70% ethanol. Then, the cells were treated with 25, 50, 100, 150, and $200{\mu}g$ of Cimicifuga rhizoma extract. Methods: We determined the Cimicifuga rhizoma effects of MDPC-23 using WST-1 (water soluble tetrazolium salt-1) assay, ALP activity assay and histochemical staining. Results: $25-200{\mu}g$ of Cimicifuga rhizoma extract did not inhibit the growth of MDPC-23 cells; $100{\pm}0$, $100{\pm}3.29$, $99{\pm}4.86$, $98{\pm}3.80$, $98{\pm}1.73$, $99{\pm}5.05%$ (p<0.794). $50{\mu}g$ of Cimicifuga rhizoma extract stimulated ALP activity on MDPC-23; $5.1{\pm}0.20units/{\mu}{\ell}$ (p<0.001). Conclusions: It was proven that Cimicifuga rhizoma promoted differentiation of MDPC- 23 cells.
For the regeneration of periodontal tissues, the microenvironment for new attachment of connective tissue fibers should be provided, At this point of view, cementum formation in root surface plays a key role for this new attachment. This study was performed to figure out which factor promotes differentiation of cementoblast Considering anatomical structure of tooth, we selected the cells which may affect the differentiation of cementoblast - Ameloblast, OD11&MDPC23 for odontoblasts, NIH3T3 for fibroblsts and MG63 for osteoblasts. And OCCM30 was selected for cementoblast cell line. Then, the cell lines were cultured respectively and transferred the conditioned media to OCCM30. To evaluate the result, Alizarin red S stain was proceeded for evaluation of mineralization. The subjected mRNA genes are bone sialoprotein(BSP), alkaline phosphate(ALP) , osteocalcin(OC), type I collagen(Col I), osteonectin(SPARC ; secreted protein acidic and rich in cysteine). Expression of the gene were analysed by RT-PCR, The results were as follows: 1. For alizarin red S staining, control OCCM30 didn't show any mineralized red nodules until 14 days. But red nodules started to appear from about 4 days in MDPC-OCCM30 & OD11-OCCM30. 2. For results of RT-PCR, ESP mRNAs of control-OCCM30 and others were expressed from 14 days, but in MDPC23-OCCM30 & OD11-OCCM30 from 4 days. Like this, the gene expression of MDPC23-OCCM30 & OD11-OCCM30 were detected much earlier than others. 3. For confirmation of odontoblast effect on cementoblast, conditioned media of osteoblasts(MG63) which is mineralized by producing matrix vesicles didn't affect on the mineralized nodule formation of cementoblasts(OCCM30). This suggest the possibility that cementoblast mineralization is regulated by specific factor in dentin matrix protein rather than matrix vesicles. Therefore, we proved that the dentin/odontoblast promotes differentiation/mineralization of cementoblasts. This new approach might hole promise as diverse possibilities for the regeneration of tissues after periodontal disease.
Shin, Sang Hun;Kim, Jae-Sung;Kim, Su-Gwa;Go, Dae-San;Yu, Sun-Kyoung;Kim, Chun Sung;Park, Joo-Cheol;Kim, Do Kyung
International Journal of Oral Biology
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v.43
no.3
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pp.133-140
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2018
Resveratrol (3,4',5,-trihydroxystilbene), a phytoalexin present in grapes, exerts a variety of actions to reduce superoxides, prevents diabetes mellitus, and inhibits inflammation. Resveratrol acts as a chemo-preventive agent and induces apoptotic cell death in various cancer cells. However, the role of resveratrol in odontoblastic cell differentiation is unclear. In this study, the effect of resveratrol on regulating odontoblast differentiation was examined in MDPC-23 mouse odontoblastic cells derived from mouse dental papilla cells. Resveratrol significantly accelerated mineralization as compared with the control culture in differentiation of MDPC-23 cells. Resveratrol significantly increased expression of ALP mRNA as compared with the control in differentiation of MDPC-23 cells. Resveratrol significantly accelerated expression of Col I mRNA as compared with the control in differentiation of MDPC-23 cells. Resveratrol significantly increased expressions of DSPP and DMP-1 mRNAs as compared with the control in differentiation of MDPC-23 cells. Treatment of resveratrol did not significantly affect cell proliferation in MDPC-23 cells. Results suggest resveratrol facilitates odontoblast differentiation and mineralization in differentiation of MDPC-23 cells, and may have potential properties for development and clinical application of dentin regeneration materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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