Human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (hBMMSCs) must differentiate into osteogenic cells to allow for successful bone regeneration. In this study, we investigated the effects of different combinations of three soluble osteogenic differentiation-inducing factors [L-ascorbic acid (AC), ${\beta}$-glycerophosphate (${\beta}G$), and bone morphogenic protein-2 (BMP-2)] and the presence of a hydroxyapatite (HA) substrate on hBMMSC osteogenic differentiation in vitro. hBMMSCs were cultured in medium containing various combinations of the soluble factors on culture plates with or without HA coating. After 7 days of culture, alkaline phosphatase (ALP) activity, calcium deposition, and osteoprotegerin (OPG) and osteopontin (OPN) expression were measured. The effects of individual and combined factors were evaluated using a factorial analysis method. BMP-2 predominantly affected expression of early markers of osteogenic differentiation (ALP and OPG). HA had the highest positive effect on OPN expression and calcium deposition. The interaction between AC, ${\beta}G$, and HA had the second highest positive effect on ALP activity.
Adipocyte differentiation in human bone marrow mesenchymal stem cells (hBM-MSCs) is not as efficient as that in murine pre-adipocytes when induced by adipogenic agents including insulin, dexamethasone, and 3-isobutyl-1-methylxanthine (IDX condition). Therefore, the promotion of adipocyte differentiation in hBM-MSCs has been used as a cell culture model to evaluate insulin sensitivity for anti-diabetic drugs. In hBM-MSCs, $PPAR{\gamma}$ agonists or sulfonylurea anti-diabetic drugs have been added to IDX conditions to promote adipocyte differentiation. Here we show that troglitazone, a peroxisome proliferator-activated receptor-gamma ($PPAR{\gamma}$) agonist, significantly reduced the levels of anti-adipogenic $PGE_2$ in IDX-conditioned hBM-MSC culture supernatants when compared to $PGE_2$ levels in the absence of $PPAR{\gamma}$ agonist. However, there was no difference in the mRNA levels of cyclooxygenases (COXs) and the activities of COXs and prostaglandin synthases during adipocyte differentiation in hBM-MSCs with or without troglitazone. In hBM-MSCs, troglitazone significantly increased the mRNA level of 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (HPGD) which can act to decrease $PGE_2$ levels in culture. These results suggest that the role of $PPAR{\gamma}$ activation in promoting adipocyte differentiation in hBM-MSCs is to reduce anti-adipogenic $PGE_2$ levels through the up-regulation of HPGD expression.
Bone is a dynamic tissue that is regulated by the balance between bone-resorbing osteoclasts and bone-forming osteoblasts. Curcumin isolated from Kang-hwang (Turmeric) is widely used as a foodstuff, cosmetic, and medicine. However, the effect of curcumin isolated from Kang-hwang in osteoclast differentiation remains unknown. In this study, we sought to examine the role of curcumin in osteoclast differentiation. Here we show that curcumin greatly inhibited RANKL-mediated osteoclast differentiation in osteoclast precursors without cytotoxicity. RANKL induced the phosphorylation of p38 and JNK mitogen-activated protein kinase (MAPK) and mediated $I-{\kappa}B$ degradation in bone marrow macrophages (BMMs). However, RANKL-mediated p38 MAPK phosphorylation was inhibited by the addition of curcumin. Curcumin inhibited the mRNA expression of TRAP, c-Fos, and NFATc1 in BMMs treated with RANKL. Furthermore, the protein expression of c-Fos and NFATc1 induced by RANKL was suppressed by curcumin treatment. Taken together, our results suggest that curcumin may have a potential therapeutic role in bone-related diseases such as osteoporosis by inhibiting osteoclast differentiation.
The remodeling process of bone is accompanied by complex changes in the expression levels of various genes. Several approaches have been employed to detect differentially-expressed genes in regard to osteoclast differentiation. In order to identify the genes that are involved in osteoclast differentiation, we used a cDNA-array-nylon membrane. Among 1,200 genes that showed ameasurable signal, 19 genes were chosen for further study. Eleven genes were up-regulated; eight genes were down-regulated. TIS21 was one of the up-regulated genes which were highly expressed in mature osteoclasts. To verify the cDNA microarray results, we carried out RT-PCR and real-time RT-PCR for the TIS21 gene. The TIS21 mRNA level was higher in differentiated-osteoclasts when compared to undifferentiated bone-marrow macrophages. Furthermore, the treatment with $1\;{\mu}M$ of a TIS21 antisense oligonucleotide reduced the formation of osteoclasts from the bone-marrow-precursor cells by ~30%. These results provide evidence for the potential role of TIS21 in the differentiation of osteoclasts.
Bone homeostasis is maintained by balance between bone resorbing-osteoclasts and bone forming-osteoblasts. Excessive osteoclastic bone resorption plays a critical role in bone destruction in pathological bone diseases such as osteoporosis, rheumatoid arthritis, and periodontal disease. Many compounds derived from natural products have pharmacological applications and have therapeutic value for treating or preventing several bone diseases characterized by excessive bone resorption. To discover new compounds that can act as anti-resorptive agents, we screened for natural compounds that regulate osteclast differentiation, and found that water extract of Ziziphus Jujuba Mill (WEZJ) has inhibitory effects on osteoclast differentiation. In this study, WEZJ clearly inhibits the osteoclast differentiation in the presence of receptor activator of nuclear factor kB (RANKL), macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) without cytoxicity by blocking activation of nuclear factor of activated T cells (NFAT)c1, and c-Fos. In signaling pathway, the phosphorylation of Akt, p38, c-Jun N-terminal kinases (JNK), extracellular signal-regulated kinases (ERK) and the expression of osteoclast-associated receptor (OSCAR), tartrate-resistant acid phosphates (TRAP), Integrin av, Integrin b3, Cathepsin K are suppressed, too. These result suggest that WEZJ may have therapeutic value for treating or preventing several bone diseases characterized by excessive bone destruction.
Postmenopausal osteoporosis (PMOP) is a common systemic skeletal disease characterized by reduced bone mass and microarchitecture deterioration. Although differentially expressed SOX5 has been found in bone marrow from ovariectomized mice, its role in osteogenic differentiation in human mesenchymal stem cells (hMSCs) from bone marrow in PMOP remains unknown. In this study, we investigated the biological function of SOX5 and explore its molecular mechanism in hMSCs from patients with PMOP. Our findings showed that the mRNA and protein expression levels of SOX5 were upregulated in hMSCs isolated from bone marrow samples of PMOP patients. We also found that SOX5 overexpression decreased the alkaline phosphatase (ALP) activity and the gene expression of osteoblast markers including Collagen I, Runx2 and Osterix, which were increased by SOX5 knockdown using RNA interference. Furthermore, $TNF-{\alpha}$ notably upregulated the SOX5 mRNA expression level, and SOX5 knockdown reversed the effect of $TNF-{\alpha}$ on osteogenic differentiation of hMSCs. In addition, SOX5 overexpression increased Kruppel-like factor 4 (KLF4) gene expression, which was decreased by SOX5 silencing. KLF4 knockdown abrogated the suppressive effect of SOX5 overexpression on osteogenic differentiation of hMSCs. Taken together, our results indicated that $TNF-{\alpha}$-induced SOX5 upregulation inhibited osteogenic differentiation of hMSCs through KLF4 signal pathway, suggesting that SOX5 might be a novel therapeutic target for PMOP treatment.
Bone morphogenetic proteins (BMPs) have diverse and important roles in the proliferation and differentiation of adult stem cells in our tissues. Especially, BMPs are well known to be the main inducers of bone formation, by facilitating both proliferation and differentiation of bone stem cells. Interestingly, in skin stem cells, BMPs repress their proliferation but are indispensable for the proper differentiation into several lineages of skin cells. Here, we tested whether BMP antagonists have an effect on the prevention of wrinkle formation. For this study we used an in vivo wrinkle-induced mouse model. As a positive control, retinoic acid, one of the top anti-wrinkle effectors, showed a 44% improvement compared to the non-treated control. Surprisingly, bone morphogenetic protein receptor 1a extracellular domain (BMPR1a-ECD) exhibited an anti-wrinkle effect which was 6-fold greater than that of retinoic acid. Our results indicate that BMP antagonists will be good targets for skin or hair diseases.
Objectives: This study was conducted to evaluate the effects of Hyeolbuchugeo-tang (HBC) on Osteoporosis. Methods: We induced RAW 264.7 cells to differentiate to Osteoclasts by RANKL and treated RANKL-induced RAW 264.7 cells with HBC (0, 150, 350, $700{\mu}g/ml$). To measure osteoclast differentiation and activation, we counted TRAP (+) MNCs and measured mRNA expressions of its related genes (TRAP, MMP-9, cathepsin K, NFATc1, c-Fos, MITF, iNOS, COX-2, TNF-${\alpha}$) by RT-PCR. To assess bone resorption, the Bone pit formation were examined under a microscope. Results: HBC decreased TRAP (+) MNCs and inhibited mRNA expressions of TRAP, MMP-9, cathepsin K, NFATc1, c-Fos, MITF in osteoclast. And HBC inhibited Bone pit formation. Conclusions: HBC inhibited osteoclast differentiation and activation and bone resorption. Taken together, these results indicate that HBC might have potentials for prevention and treatment of Osteoporosis.
Hyoeun Jeon;Jungeun Yu;Jung Me Hwang;Hye-Won Park;Jiyeon Yu;Zee-Won Lee;Taesoo Kim;Jaerang Rho
IMMUNE NETWORK
/
제22권5호
/
pp.43.1-43.12
/
2022
Osteoclasts (OCs) are clinically important cells that resorb bone matrix. Accelerated bone destruction by OCs is closely linked to the development of metabolic bone diseases. In this study, we screened novel chemical inhibitors targeting OC differentiation to identify drug candidates for metabolic bone diseases. We identified that 1,3-dibenzyl-5-fluorouracil, also named OCI-101, is a novel inhibitor of osteoclastogenesis. The formation of multinucleated OCs is reduced by treatment with OCI-101 in a dose-dependent manner. OCI-101 inhibited the expression of OC markers via downregulation of receptor activator of NF-κB ligand and M-CSF signaling pathways. Finally, we showed that OCI-101 prevents ovariectomy-induced bone loss by suppressing OC differentiation in mice. Hence, these results demonstrated that OCI-101 is a good drug candidate for treating metabolic bone diseases.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
/
제35권1호
/
pp.7-12
/
2009
Purpose: Gelatin-hydroxyapatite nanocomposite is similar to inorganic nanostructure of bone. To make a scaffold with osteoinductivity, bone marrow derived stem cells from rabbit femur were impinged into the nanocomposite. This vitro study was to test osteogenic differentiation of the stem cells in the nanocomposite, which was made by authors. Material & Methods: Gel-HA nanocomposite with 10g of HA, 3 g of Gel has been made by co-precipitation process. Bone marrow was obtained from femur of New Zealand White rabbits and osteogenic differentiation was induced by culturing of the BMSCs in an osteogenic medium. The BMSCs were seeded into the Gel-HA nanocomposite scaffold using a stirring seeding method. The scaffolds with the cells were examined by scanning electron microscopy (SEM), colorimetry assay, biochemical assay with alkaline phosphatase (ALP) diagnostic kit, osteocalcin ELISA kit. Results: Gel-HA nanocomposite scaffolds were fabricated with relatively homogenous microscale pores ($20-40{\mu}m$). The BMSCs were obtained from bone marrow of rabbit femurs and confirmed with flow cytometry, Alizarin red staining. Attachment and proliferation of BMSCs in Gel-HA nanocomposite scaffold could be identified by SEM, ALP activity and osteocalcin content of BMSCs. Conclusion: The Gel-HA nanocomposite scaffold with micropores could be fabricated and could support BMSCs seeding, osteogenic differentiation.
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.