Purpose: Zinc (Zn) is an essential trace element for bone mineralization and osteoblast function. We examined the effects of Zn deficiency on osteoblast differentiation and mineralization in MC3T3-E1 cells. Methods: Osteoblastic MC3T3-E1 cells were cultured at concentration of 1 to $15{\mu}M$$ZnCl_2$ (Zn- or Zn+) for 5, 15 and 25 days up to the calcification period. Extracellular matrix mineralization was detected by staining Ca and P deposits using Alizarin Red and von Kossa stain respectively, and alkaline phosphatase (ALP) activity was detected by ALP staining and colorimetric method. Results: Extracellular matrix mineralization was decreased in Zn deficiency over 5, 15, and 25 days. Similarly, staining of ALP activity as the sign of an osteoblast differentiation, was also decreased by Zn deficiency over the same period. Interestingly, the gene expression of bone-related markers (ALP, PTHR; parathyroid hormone receptor, OPN; osteopontin, OC; osteocalcin and COLI; collagen type I), and bone-specific transcription factor Runx2 were downregulated by Zn deficiency for 5 or 15 days, however, this was restored at 25 days. Conclusion: Our data suggests that Zn deficiency inhibits osteoblast differentiation by retarding bone marker gene expression and also inhibits bone mineralization by decreasing Ca/P deposition as well as ALP activity.
Nguyen, Minh Hong Thi;Qian, Zhong-Ji;Jung, Won-Kyo
Journal of Marine Bioscience and Biotechnology
/
v.5
no.4
/
pp.1-7
/
2011
Bone health is maintained by balance between bone resorption and bone formation, and bone homeostasis requires balanced interactions between osteoblasts and osteoclasts. Most of drugs and functional foods for bone health have been developed as bone resorption inhibitors, which maintain bone mass by inhibiting the function of osteoclasts. The recent studies have shown beneficial effects of marine natural products on bone health. Therefore, this review is aimed to study effects of marine-derived natural substances on osteoarthritis inhibition via attenuation of MMPs and osteoblastic differentiation via activation of alkaline phosphatase (ALP), osteoclacin (OC), bone morphogenic protein-2 (BMP-2) as an important factor for bone formation, and mineralization. The present review can provide new insights in the osteoblastic differentiation of marine natural products and possibility for their application in bone health supplement.
Kim, Hyeon-Jong;Choi, Sang-Mook;Ku, Young;Rhyu, In-Chul;Chung, Chong-Pyoung;Han, Soo-Boo;Lee, Yong-Moo
Journal of Periodontal and Implant Science
/
v.32
no.2
/
pp.389-402
/
2002
BMP can induce ectopic bone formation when implanted into sites such as rat muscle and can greatly enhance healing of bony defects when applied exogenously. In addition, BMP stimulated osteoblastic differentiation in vitro in various types of cells. The aim of this study was to investigate the effect of recombinant human bone morphogenetic protein(rhBMP-2) on the proliferation and osteoblastic differentiation of human periodontal ligament cells and gingival fibroblasts. The cell number and alkaline phosphatase activity were measured in 3 experimental groups of human periodontal ligament cells and gingival fibroblasts (control group, rhBMP-2 50ng/ml group, and rhBMP-2 100ng/ml group) at 1 and 2 weeks after culture. At the same time, total RNA of cultured cells were extracted and reverse trascription polymerase chain reaction(RT-PCR) was performed to determine the expression of mRNA of bone matrix protein. RhBMP-2 had no effect on the cell proliferation of human periodontal ligament cells and gingival fibroblasts. Alkaline phosphatase activity was elevated significantly by rhBMP-2 in both cells. And periodontal ligament cells showed significantly higher alkaline phosphatase activity than gingival fibroblasts. ${\beta}$-actin, type I collagen, alkaline phosphatase, BMP-2 mRNA were expressed in all of the samples. Osteopontin, osteocalcin mRNA were expressed in all periodontal ligament cell groups, and rhBMP-2 50ng/ml group, rhBMP-2 100ng/ml group of 2 week culture period of gingival fibroblasts. Bone sialoprotein mRNA was only expressed in rhBMP-2 50ng/ml group and rhBMP-2 100ng/ml group of 2-week culture period. These results suggest that rhBMP-2 stimulates osteoblastic differentiation in human periodontal ligament cells and gingival fibroblasts in vitro.
We have investigated the effects of cottonseed extract on the proliferation, differentiation and lipopolysaccharide (LPS)-induced production of local factors in murine clonal osteoblastic MC3T3-E1 cells. Ethanol extract of cotton seed ($4{\sim}63{\mu}g/mL$) significantly increased the proliferatin of MC3T3-E1 cells (p<0.05). Moreover, cottonseed extract ($10{\sim}50{\mu}g/mL$) caused a significant elevation of alkaline phosphatase (ALP) activity and collagen content in the cells. Lipopolysaccharide (LPS) is a potent stimulator of bone resorption in inflammatory diseases. We examined the effect of cottonseed extract on the LPS-induced production of tumor necrosis factor a (TNF-$\alpha$) and nitric oxide (NO) in MC3T3-E1 cells. Treatment with cottonseed extract ($10{\sim}50{\mu}g/mL$) decreased the $5{\mu}g/mL$ LPS-induced production of TNF-$\alpha$ and NO in osteoblasts, suggesting that the antiresorptive action of cottonseed extract may be mediated by decrease in these local factors. This study suggests that cottenseed may contribute to antiresorptive action against osteoblastic cells, resulting in a beneficial effect in promoting the function of osteoblastic cells.
PURPOSE. This study focused on in vitro cell differentiation and surface characteristics in a magnesium coated titanium surface implanted on using a plasma ion source. MATERIALS AND METHODS. 40 commercially made pure titanium discs were prepared to produce Ti oxide machined surface (M) and Mg-incorporated Ti oxide machined surface (MM). Surface properties were analyzed using a scanning electron microscopy (SEM). On each surface, alkaline phosphatase (ALP) activity, alizarin red S staining for mineralization of MC3T3-E1 cells, and quantitative analysis of osteoblastic gene expression, were evaluated. Actin ring formation assay and gene expression analysis of TRAP and GAPDH performing RT-PCR were performed to characterize osteoclast differentiation on mouse bone marrow-derived macrophages (BMMs). RESULTS. MM showed similar surface morphology and surface roughness with M, but was slightly smoother after ion implantation at the micron scale. M was more hydrophobic than MM. No significant difference between surfaces on ALP activity at 7 and 14 days were observed. Real-time PCR analyses showed similar levels of mRNA expression of the osteoblast phenotype genes; osteopontin (OPN), osteocalcin (OCN), bone sialoprotein (BSP), and collagen 1 (Col 1) in cell grown on MM at 7, 14 and 21 days. Alizarin red S staining at 21 days showed no significant difference. BMMs differentiation increased in M and MM. Actin ring formation assay and gene expression analysis of TRAP showed osteoclast differentiation to be more active on MM. CONCLUSION. Both M and MM have a good effect on osteoblastic cell differentiation, but MM may speed the bone remodeling process by activating on osteoclast differentiation.
Purpose: This study was performed to evaluate the effect of chitosan combined with absorbable gelatin compressed sponge on the expression of osteoblastic differentiation marker genes during the healing of rat extraction socket. Materials and Methods: Twenty-four male Wistar rats were used. In control group, the extraction socket was closed with suture. In chitosan group, the socket was filled with chitosan combined with Gelfoam (Pharmacia & Upjohn Co.) and closed with suture. In each group, the animals were sacrificed at 3 days, 1 week, 2 weeks, and 4 weeks postoperatively. The expression of osteoblastic differentiation marker genes, including BSP, OCN, Runx2, and Col1 were quantified by real-time polymerase chain reaction. Result: Compared to control group, the mRNA level of BSP in chitosan group increased significantly at 2 weeks after extraction and the level of OCN decreased significantly at 3 days and 4 weeks after extraction (P<0.05). The mRNA levels of OCN, Runx2, and Col1 in chitosan group increased slightly at 2 weeks after extraction, but there was no statistical difference between groups. Conclusion: The results indicate that chitosan has some effects on the expression of osteogenic genes during the healing of extraction sockets.
Background: Endodontic sealers or their toxic components may become inflamed and lead to delayed wound healing when in direct contact with periapical tissues over an extended period. Moreover, an overfilled sealer can directly interact with adjacent tissues and may cause immediate necrosis or further resorption. Therefore, the treatment outcome conceivably depends on the endodontic sealer's biocompatibility and osteogenic potential. This study aimed to evaluate the cell viability and osteogenic effects of four different sealers in osteoblastic cells. Methods: AH Plus (resin-based sealer), Pulp Canal Sealer EWT (zinc oxide-eugenol sealer), BioRoot RCS (calcium silicate-based sealer), and Well-Root ST (MTA-based calcium silicate sealer) were mixed strictly according to the manufacturer's instructions, and dilutions of sealer extracts (1/2, 1/5 and 1/10) were determined. Cell viability was measured using the water-soluble tetrazolium-8 (WST-8) assay. Differentiation was assessed by alkaline phosphatase (ALP) activity and mineralized nodule formation by Alizarin Red S staining. Results: The cell viability of the extracts derived from the sealers excluding Well-Root ST was concentration dependent, with sealer extracts having the least viability at a 1/2 dilution. At sealer extract dilution of 1/10, the test groups showed the same survival rate as that control group, with the exception of BioRoot RCS. Among all experimental groups, BioRoot RCS showed the highest cell viability after 48 hours. The ALP activity was significantly higher in a concentration-dependent manner. Furthemore, all four materials promoted ALP activity and mineralized nodule formation compared to the control at 1/10 dilutions. Conclusion: This is the first study to highlight the differences in biological activity of these four materials. These results suggest that the composition of root canal sealers appears to alter the form of biocompatibility and osteoblastic differentiation.
Osteoporosis is a progressive bone disease characterized by low bone mass which is caused by disturbance in the balance between the activities of osteoblasts and osteoclasts. Postmenopausal osteoporosis is one of the most common disorders in women after menopause, which is linked to an estrogen deficiency and characterized by an excessive loss of trabecular bone. Rubus coreanus has been used for their various pharmacological properties in Asia as a traditional medicine. To investigate the effect of unripe fruits of R. coreanus 30% ethanol extract (RCE) on osteoblast-like cells (MG63) differentiation, we examined the effects of RCE on in vitro osteoblastic differentiation markers, alkaline phosphatase (ALP) activity and receptor activator of nuclear factor ${\kappa}$-B ligand (RANKL) and osteoprotegerin (OPG) expression. The high concentration (50 and $100{\mu}g/mL$) of RCE markedly increased ALP activity, whereas decreased the RANKL/OPG. We also investigated the effect of RCE on M-CSF plus RANKL-induced differentiation of pre-osteoclast cells (RAW 264.7). RCE treatment remarkably inhibited M-CSF/RANKL-induced formation of osteoclast-like multinuclear cells from RAW 264.7 cells. Moreover, the inhibitory effect of RCE was reduced by selective estrogen receptor-${\alpha}$ antagonist. Our research suggests that suggested that unripe fruits of R. coreanus may act beneficial effects on bone mass by regulating both osteoblast and osteoclast.
It is well known that glucocorticoid may induce osteoporosis as its side effect in long-term therapy. The inhibition of osteoblast by glucocorticoid is also recognized as its action mechanism of decreased bone formation. In this study, the effect of DSG, Danchisoyosangamibang, on the differentiation and function of osteoblastic cells was investigated. The osteoblastic cells were isolated from rat calvariae using collagenase treatment. The cell counting, enzyme activity assay, MTT assay, collagen content assay were done to determine the cell proliferation, intracellular alkaline phosphatase (ALP) activity, bone martrix production, and cell apoptosis. DSG enhanced the cell proliferation after the culture for 10 days. ALP activity and total protein synthesis, and intracelluar collagen synthesis were increased time dependently when the cells were treated with DSG in the presence of dexamethasone. And, DSG restored calvarial cell function decreased by dexamethasone.
Purpose: Runx2 (runt-related transcription factor 2), a bone-specific transcription factor, is a key regulator of osteoblast differentiation and its expression is induced by the activation of BMP-2 signaling. This study examined whether zinc modulates BMP-2 signaling and therefore stimulates Runx2 and osteoblast differentiation gene expression. Methods: Two osteoblastic MC3T3-E1 cell lines (subclones 4 as a high osteoblast differentiation and subclone 24 as a low osteoblastic differentiation) were cultured in an osteogenic medium (OSM) as the normal control, Zn-($1{\mu}M$ Zn) or Zn+($15{\mu}M$ Zn) for 24 h. The genes and proteins for BMP-2 signaling (BMP-2, Smad-1/p-Smad-1), transcription factors (Runx2, osterix), and osteoblast differentiation marker proteins were assessed. Results: In both cell lines, BMP-2 mRAN and protein expression and extracellular BMP-2 secretion all decreased in Zn-. The expression of Smad-1 (downstream regulator of BMP-2 signaling) and p-Smad-1 (phosphorylated Smad-1) also downregulated in Zn-. Furthermore, the expression of the bone-specific transcription factors, Runx2 and osterix, decreased in Zn-, which might be due to the decreased BMP-2 expression and Smad-1 activation (p-Smad-1) by Zn-, because Runx2 and osterix both are downstream in BMP-2 signaling. Bone marker gene expression, such as alkaline phosphatase (ALP), collagen type I (COLI), osteocalcin, and osteopontin were also downregulated in Zn-. Conclusion: The results suggest that a zinc deficiency in osteoblasts suppresses the BMP-2 signaling pathway via the suppression of Smad-1 activation, and this suppressed BMP-2 signaling can cause poor osteoblast 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.