Jun Ik Son;Young-Seok Lee;Myeong Jin Ko;Seong-Hyun Wui;Seung Won Park
Journal of Korean Neurosurgical Society
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제67권3호
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pp.354-363
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2024
Objective : This study aims to determine the optimal dose of recombinant-human bone morphogenic protein-2 (rhBMP-2) for successful bone fusion in minimally invasive lateral lumbar interbody fusion (MIS LLIF). Previous studies show that rhBMP is an effective alternative to autologous iliac crest bone graft, but the optimal dose remains uncertain. The study analyzes the fusion rates associated with different rhBMP doses to provide a recommendation for the optimal dose in MIS LLIF. Methods : Ninety-three patients underwent MIS LLIF using demineralized bone matrix (DBM) or a mixture of rhBMP-2 and DBM as fusion material. The group was divided into the following three groups according to the rhBMP-2 usage : group A, only DBM was used (n=27); group B, 1 mg of rhBMP-2 per 5 mL of DBM paste (n=41); and group C, 2 mg of rhBMP-2 per 5 mL of DBM paste (n=25). Demographic data, clinical outcomes, postoperative complication and fusion were assessed. Results : At 12 months post-surgery, the overall fusion rate was 92.3% according to Bridwell fusion grading system. Groups B and C, who received rhBMP-2, had significantly higher fusion rates than group A, who received only DBM. However, there was no significant increase in fusion rate when the rhBMP-2 dosage was increased from group B to group C. The groups B and C showed significant improvement in back pain and Oswestry disability index compared to the group A. The incidence of screw loosening was decreased in groups B and C, but there was no significant difference in the occurrence of other complications. Conclusion : Usage of rhBMP-2 in LLIF surgery leads to early and increased final fusion rates, which can result in faster pain relief and return to daily activities for patients. The benefits of using rhBMP-2 were not significantly different between the groups that received 1 mg/5 mL and 2 mg/5 mL of rhBMP-2. Therefore, it is recommended to use 1 mg of rhBMP-2 with 5 mL of DBM, taking both economic and clinical aspects into consideration.
The incidence of mutation in three loci of GDF9, BMP15 and BMP15-1B and their effects on litter sizes was evaluated in Baluchi sheep. Wild-type alleles were detected for BMP15 and BMP15-1B loci and all individuals were found to be as non-carriers for FecB and $FecX^G$ mutations but, a G to A nucleotide substitution was found in GDF9 locus. The frequency of $FecG^+$ (0.82) wild type allele was higher than the frequency of $FecG^l$ (0.18) mutant allele and the frequencies of $FecG^+/FecG^+$, $FecG^+/FecG^1$ and $FecG^1/FecG^1$ genotypes were 0.72, 0.20 and 0.08, respectively in GDF9 locus. The heterozygous ($FecG^+/FecG^1$) and homozygous ($FecG^+/FecG^+$) non-carrier ewes had 0.35 and 0.21 more lambs than the homozygous ($FecG^1/FecG^1$) carrier ewes, respectively (p<0.05). In addition to the finding of segregation of non-additive gene effect on litter size in the previous study in Baluchi sheep, these findings for the first time shows that the $FecG^1$ gene has a major effect on litter size in this breed.
Lymphatic vessels are essential to regulate interstitial fluid homeostasis and diverse immune responses. A number of crucial factors, such as VEGFC, SOX18, PROX1, FOX2C, and GJC2, have been implicated in differentiation and/or maintenance of lymphatic endothelial cells (LECs). In humans, dysregulation of these genes is known to cause lymphedema, a debilitating condition which adversely impacts the quality of life of affected individuals. However, there are no currently available pharmacological treatments for lymphedema, necessitating identification of additional factors modulating lymphatic development and function which can be targeted for therapy. In this report, we investigate the function of genes associated with Bone Morphogenetic Protein (BMP) signaling in lymphatic development using zebrafish embryos. The knock-down of BMP type II receptors, Bmpr2a and Bmpr2b, and type I receptors, Alk3 and Alk3b, as well as SMAD5, an essential cellular mediator of BMP signaling, led to distinct lymphatic defects in developing zebrafish. Therefore, it appears that each constituent of the BMP signaling pathway may have a unique function during lymphatic development. Taken together, our data demonstrate that BMP signaling is essential for normal lymphatic vessel development in zebrafish.
Neural stem cells (NSCs) in the adult hippocampus divide infrequently; the endogenous molecules modulating adult hippocampal neurogenesis (AHN) remain largely unknown. Here, we show that ErbB3 binding protein 1 (Ebp1), which plays important roles in embryonic neurodevelopment, acts as an essential modulator of adult neurogenic factors. In vivo analysis of Ebp1 neuron depletion mice showed impaired AHN with a low number of hippocampal NSCs and neuroblasts. Ebp1 leads to transcriptional repression of Bmp4 and suppression of Ascl1 promoter methylation in the dentate gyrus of the adult hippocampus reflecting an unusually high level of Bmp4 and low Ascl1 level in neurons of Ebp1-deficient mice. Therefore, our findings suggests that Ebp1 could act as an endogenous modulator of the interplay between Bmp4 and Ascl1/Notch signaling, contributing to AHN.
Suppression of bone morphogenetic protein (BMP) signaling induces neural induction in the ectoderm of developing embryos. BMP signaling inhibits neural induction via the expression of various neural suppressors. Previous research has demonstrated that the ectopic expression of dominant negative BMP receptors (DNBR) reduces the expression of target genes down-stream of BMP and leads to neural induction. Additionally, gain-of-function experiments have shown that BMP downstream target genes such as MSX1, GATA1b and Vent are involved in the suppression of neural induction. For example, the Vent1/2 genes are involved in the suppression of Geminin and Sox3 expression in the neural ectodermal region of embryos. In this paper, we investigated whether PV.1, a BMP downstream target gene, negatively regulates the expression of FoxD5b, which plays a role in maintaining a neural progenitor population. A promoter assay and a cyclohexamide experiment demonstrated that PV.1 negatively regulates FoxD5b expression.
Kim, Young-Sook;Ji, Suk;Jung, Hong-Moon;Woo, Kyung-Mi;Choi, Young-Nim
International Journal of Oral Biology
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제32권3호
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pp.103-107
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2007
We hypothesized that plaque-associated bacteria may have a role in maintenance of alveolar bone. To test it, immortalized gingival epithelial HOK-16B cells were co-cultured with live or lysed eight plaque bacterial species and the expression levels of bone morphogenetic protein (BMP)-2 and -4 were examined by real time reverse transcription-polymerase chain reaction. Un-stimulated HOK-16B cells expressed both BMP-2 and -4. Co-culture with plaque bacterial lysates had significant effects on the level of BMP-2 but not on that of BMP-4. Five species including Streptococcus sanguinis, S. gordonii, Veillonella atypica, Porphyromonas gingivalis, and Treponema denticola substantially up-regulated the level of BMP-2. In contrary to the upregulatory effect of lysate, live T. denticola suppressed the expression of BMP-2. In addition, in vitro osteoblastic differentiation assay using C2C12 cells and the conditioned medium of HOK-16B cells confirmed the production of BMPs by gingival epithelial cells and the modulation of BMP expression by the lysates of S. sanguinis and T. denticola. In conclusion, we have shown that plaque bacteria can regulate the expression of BMP-2 by gingival epithelial cells, the physiologic meaning of which needs further investigation.
목 적: 사람의 HAD와 HUC를 심근세포로 분화 유도하고자 하였다. 연구방법: 사람의 HAD와 HUC를 분리하여 5-azacytidine을 24시간 처리하고 여러 가지 BMP와 FGF을 첨가하여 배양하였다. 또한 HUC은 BMP와 FGF와 함께 activin A 또는 TGF-$\beta$1 또는 Wnt inhibitor를 첨가하여 배양한 후 심근세포 특이 유전자의 발현을 조사하였다. 결 과: HAD를 5-azacytidine 처리하고 기본배양액에서 4주 동안 배양하였을 때 TnT 유전자가 새로이 발현하였으며 Cmlc1과 kv4.3의 발현 양이 증가하였다. 5-azacytidine 처리 후에 BMP-4와 함께 FGF-4 (B4/F4) 또는 FGF-8 (B4/F8)을 첨가하여 배양하였을 때는 $\beta$-MHC 유전자 발현이 새로이 유도되었으며, Cmlc1, TnT, TnI 그리고 Kv4.3 유전자 발현 양이 더 많이 증가하였다. HUC은 5-azacytidine 및 BMP와 FGF 처리에 의해 유전자 발현 변화가 없었다. 그러나 BMP와 FGF와 함께 activin A 또는 TGF-$\beta$1을 첨가하여 배양하였을 때, BMP-2와 FGF-8 (B2/F8)을 첨가하여 배양한 세포에서 $\beta$-MHC 발현이 새로이 유도되었으며 $\alpha$-CA, TnT 그리고 Kv4.3 유전자의 발현이 증가하였다. 또한 BMP와 FGF와 함께 Wnt inhibitor를 처리하여 1주 동안 배양하였을 때 Cinlc1 유전자 발현이 새로이 유도되었으며 $\alpah$-CA, TnT, TnI 그리고 Kv4.3의 발현이 증가되었다. 결 론: HAD는 BMP와 FGF 처리에 의해 심근세포 특이 유전자의 발현증가를 유도할 수 있었으며 HUC는 BMP와 FGF와 함께 activin A 또는 TGF-$\beta$1 또는 Wnt inhibitor를 처리함으로써 심근세포 특이 유전자의 발현증가를 유도할 수 있었다. 따라서 HAD와 HUC는 심장질환 치료를 목적으로 하는 세포 치료에 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
Extracellular production of recombinant human bone morphogenetic protein-7 (rhBMP-7) was carried out through the fermentation of Bacillus subtilis. Three significant fermentation conditions and medium components were selected and optimized to enhance the rhBMP-7 production by using the response surface methodology (RSM). The optimum values of the three variables for the maximum extracellular production of rhBMP-7 were found to be 2.93 g/l starch, 5.18 g/l lactose, and a fermentation time of 34.57 h. The statistical optimization model was validated with a few fermentations of B. subtilis in shake flasks under optimized and unoptimized conditions. A 3-L jar fermenter using the shake-flask optimized conditions resulted in a higher production (413 pg/ml of culture medium) of rhBMP-7 than in a shake flask (289.1 pg/ml), which could be attributed to the pH being controlled at 6.0 and constant agitation of 400 rpm with aeration of 1 vvm.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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제26권1호
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pp.24-39
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2000
Various methods and graft materials have been used to fill in the defect adjacent to the implants and considered as clinically acceptable. But it is not clear whether the regenerated bone increases the implant-bone contact and supports the implant. The purpose of this study is to evaluate regenerated bone surrounding implants using bone morphogenetic protein(BMP) and demineralized freeze-dried bone(DFDB), and the interfaces between implants and regenerated bone. bBMP was extracted and partially purified from the bovine bone matrix using heparine chromatography. Demineralized freeze-dried bone was made from the dog. Inactive insoluble collagenous bone matrix(IBM) of dog was used as carrier of bBMP. Interfaces of titanium coated epoxy resin implants were processed for demineralized section for transmission electron microscopy(TEM) and those of screw type implants were for nondemineralized section for light and fluoromicroscopic examination. Implants were inserted in the inferior border of mandible of adult dogs and artificial bony defects($3{\times}3{\times}4mm$) were made at the mesial and distal side of implants. Defects were filled with BMP(BMP group) and DFDB(DFDB group). For the fluoromicroscopic examination, the fluorescent dyes(oxytetracycline, calcein green, alizarin red) were injected 2, 4, 6, 8, 12 weeks after implantation. The experimental animals were sacrificed at the 6th and the 12th week and their mandible were extirpated and processed for examination with light microscopy, fluoromicroscopy and TEM. The obtained results were as follows : 1. By the light microscopic findings, the defects were filled with woven bone at the 6th week and compact bone at the 12th week, and the osseointegrations were seen in both groups. There was no histological difference between them. 2. On the basis of the histomorphometric analysis, BMP group(6th week: 40.25%, 12th week: 56.04%) had higher bony contact ratio than DFDB group(38.37%, 42.63%). There was significant difference between two groups at the 12th week(p<0.05). 3. The amount of bone formation in BMP group was more prominent than in DFDB group. Significant difference was noted among two groups at the 6th and the 8th week(p<0.05). 4. By the transmission electron microscopic findings, $0.4-2{\mu}m$ soft tissue layer was found in adjacent to the interfaces and over the collagen fibrils of bone at the 6th week. However, about 100nm amorphous layer was noted at the interface or collagen fibrils directly extended to the titanium surface at the 12th week. There was no significant difference between two groups. 5. These results suggest that BMP and DFDB can be used as good graft materials in the regeneration of bone adjacent to implant, and BMP is more valuable as a bone inducer than DFDB.
Purpose: This study compares the bone formation ability of tricalcium phosphate (TCP) with and without recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) and assesses TCP as a carrier of rhBMP-2. Methods: Bilateral round defects (diameter: 8.0 mm) were formed in the cranium of eight New Zealand white rabbits. The defects were grafted with TCP only (control group) or with rhBMP-2-coated TCP (experimental group). The animals were sacrificed at 1st week, 2nd week, 4th week, and 8th week postoperatively; two rabbits sacrificed each time. The skulls were harvested and subjected to radiographic and histological examination. Results: Radiologic evaluation showed faster bone remodeling in the experimental group than in the control group. Histologic evaluation (H&E, Masson's trichrome stain) showed rapid bone formation, remodeling and calcification in the 1st and 2nd week in the experimental group. Immunohistochemical evaluation showed higher expression rate of osteoprotegerin, receptor activator of nuclear factor ${\kappa}B$ ligand, and receptor activator of nuclear factor ${\kappa}B$ in the experimental group at the 1st and 2nd week than in the control group. Conclusion: rhBMP-2 coated TCP resulted in rapid bone formation, remodeling, and calcification due to rhBMP-2's osteogenic effect. TCP performed properly as a carrier for rhBMP-2. Thus, the use of an rhBMP-2 coating on TCP had a synergic effect on bone healing and, especially, bone remodeling and maturation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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