Park, Hannara;Kim, Jin Soo;Oh, Eun Jung;Kim, Tae Jung;Kim, Hyun Mi;Shim, Jin Hyung;Yoon, Won Soo;Huh, Jung Bo;Moon, Sung Hwan;Kang, Seong Soo;Chung, Ho Yun
Archives of Craniofacial Surgery
/
v.19
no.3
/
pp.181-189
/
2018
Background: Autogenous bone grafts have several limitations including donor-site problems and insufficient bone volume. To address these limitations, research on bone regeneration is being conducted actively. In this study, we investigate the effects of a three-dimensionally (3D) printed polycaprolactone (PCL)/tricalcium phosphate (TCP) scaffold on the osteogenic differentiation potential of adipose tissue-derived stem cells (ADSCs) and bone marrow-derived stem cells (BMSCs). Methods: We investigated the extent of osteogenic differentiation on the first and tenth day and fourth week after cell culture. Cytotoxicity of the 3D printed $PCL/{\beta}-TCP$ scaffold was evaluated by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium assay, prior to osteogenic differentiation analysis. ADSCs and BMSCs were divided into three groups: C, only cultured cells; M, cells cultured in the 3D printed $PCL/{\beta}-TCP$ scaffold; D, cells cultured in the 3D printed $PCL/{\beta}-TCP$ scaffold with a bone differentiation medium. Alkaline phosphatase (ALP) activity assay, von Kossa staining, reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), and Western blotting were performed for comparative analysis. Results: ALP assay and von Kossa staining revealed that group M had higher levels of osteogenic differentiation compared to group C. RT-PCR showed that gene expression was higher in group M than in group C, indicating that, compared to group C, osteogenic differentiation was more extensive in group M. Expression levels of proteins involved in ossification were higher in group M, as per the Western blotting results. Conclusion: Osteogenic differentiation was increased in mesenchymal stromal cells (MSCs) cultured in the 3D printed PCL/TCP scaffold compared to the control group. Osteogenic differentiation activity of MSCs cultured in the 3D printed PCL/TCP scaffold was lower than that of cells cultured on the scaffold in bone differentiation medium. Collectively, these results indicate that the 3D printed PCL/TCP scaffold promoted osteogenic differentiation of MSCs and may be widely used for bone tissue engineering.
BACKGROUND: Bone tissue engineering based on pluripotent stem cells (PSCs) is a new approach to deal with bone defects. Protocols have been developed to generate osteoblasts from PSCs. However, the low efficiency of this process is still an important issue that needs to be resolved. Many studies have aimed to improve efficiency, but developing accurate methods to determine efficacy is also critical. Studies using pluripotency to estimate efficacy are rare. Telomerase is highly associated with pluripotency. METHODS: We have described a quantitative method to measure telomerase activity, telomeric repeat elongation assay based on quartz crystal microbalance (QCM). To investigate whether this method could be used to determine the efficiency of in vitro osteogenic differentiation based on pluripotency, we measured the pluripotency pattern of cultures through stemness gene expression, proliferation ability and telomerase activity, measured by QCM. RESULTS: We showed that the pluripotency pattern determined by QCM was similar to the patterns of proliferation ability and gene expression, which showed a slight upregulation at the late stages, within the context of the general downregulation tendency during differentiation. Additionally, a comprehensive gene expression pattern covering nearly every stage of differentiation was identified. CONCLUSION: Therefore, this assay may be powerful tools for determining the efficiency of differentiation systems based on pluripotency. In this study, we not only introduce a new method for determining efficiency based on pluripotency, but also provide more information about the characteristics of osteogenic differentiation which help facilitate future development of more efficient protocols.
Fat mass and obesity-associated (FTO) gene helps to regulate energy homeostasis in mammals by controlling energy expenditure. In addition, FTO functions in the regulation of obesity and adipogenic differentiation; however, a role in osteogenic differentiation is unknown. This study investigated the effects of FTO on osteogenic differentiation of C3H10T1/2 cells and the underlying mechanism. Expression of osteogenic and endoplasmic reticulum (ER) stress markers were characterized by reverse-transcriptase polymerase chain reaction and western blotting. Alkaline phosphatase (ALP) staining was performed to assess ALP activity. BMP2 treatment increased mRNA expression of osteogenic genes and FTO. Overexpression of FTO increased expression of the osteogenic genes distal-less homeobox5 (Dlx5) and runt-related transcription factor 2 (Runx2). Activation of adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) increased FTO expression, and there was a positive feedback loop between FTO and p-AMPK. p-AMPK and FTO induced mild ER stress; however, tunicamycin-induced severe ER stress suppressed FTO expression and AMPK activation. In summary, FTO induces osteogenic differentiation of C3H10T1/2 cells upon BMP2 treatment by inducing mild ER stress via a positive feedback loop with p-AMPK. FTO expression and AMPK activation induce mild ER stress. By contrast, severe ER stress inhibits osteogenic differentiation by suppressing FTO expression and AMPK activation.
Sun, Hyun Jin;Song, Young Shin;Cho, Sun Wook;Park, Young Joo
International journal of thyroidology
/
v.10
no.2
/
pp.71-76
/
2017
Background and Objectives: The role of thyroid-stimulating hormone (TSH) signaling on osteoblastic differentiation is still undetermined. The aim of this study was to investigate the effects of 5-aza-2'-deoxycytidine (5-azacytidine) on TSH-mediated regulations of osteoblasts. Materials and Methods: MG63, a human osteoblastic cell-line, was treated with 5-azacytidine before inducing osteogenic differentiation using osteogenic medium (OM) containing L-ascorbic acid and ${\beta}$-glyceophosphate. Bovine TSH or monoclonal TSH receptor stimulating antibody (TSAb) was treated. Quantitative real-time PCR analyses or measurement of alkaline phosphatase activities were performed for evaluating osteoblastic differentiation. Results: Studies for osteogenic-related genes or alkaline phosphatase activity demonstrated that treatment of TSH or TSAb alone had no effects on osteoblastic differentiation in MG63 cells. However, treatment of 5-azacytidine, per se, significantly increased osteoblastic differentiation and combination treatment of 5-azacytidine and TSH or TSAb in the condition of OM showed further significant increase of osteoblastic differentiation. Conclusion: Stimulating TSH signaling has little effects on osteoblastic differentiation in vitro. However, in the condition of epigenetic modification using inhibitor of DNA methylation, TSH signaling positively affects osteoblastic differentiation in human osteoblasts.
Sestrin 2 (SESN2) is a member of the sestrin family of stress-induced proteins that negatively regulate aging-associated biological processes. This study aims to investigate the role of SESN2 in regulating the differentiation potential and senescence of mesenchymal stem cells (MSCs) derived from young and elderly donors. Bulk RNA sequencing revealed a common decline in the SESN2 mRNA levels in MSCs from elderly individuals, which was confirmed via reverse transcription-polymerase chain reaction and western blot analyses. SESN2 knockdown in MSCs from young donors resulted in phenotypic changes similar to those in MSCs from elderly donors, including an enhanced expression of senescence and adipogenic markers and diminished expression of osteogenic markers. To confirm the effect of decreased SESN2 expression on osteogenic and adipogenic differentiation, we induced Sesn2 knockdown in mouse bone marrow-derived MSCs. Sesn2 knockdown suppressed the mRNA expression of osteogenic marker genes, alkaline phosphatase activity, and matrix mineralization. Furthermore, Sesn2 knockdown enhanced mRNA expression of the adipogenic marker genes and intracellular lipid accumulation. These results suggest that a decline in SESN2 expression during aging contributes to the shift of MSC differentiation from osteogenic to adipogenic lineage.
Osteoporosis is a metabolic bone disease that is characterized by low bone mass resulting from an increase in bone resorption relative to bone formation. The most current therapies for osteoporosis have focused on inhibiting bone resorption by osteoclasts. The purpose of this study is to develop new anabolic agents for treatment of osteoporosis that have fewer risks compared to conventional therapies. We searched the natural products that were derived from the traditional Asian medicines which have been used for treatment of bone related diseases. Icaritin is a flavonoid glycoside derived from the herb Epimedium which has beneficial effects on bone formation. To determine the effect of icaritin on bone formation, we examined the effect of icaritin on MC3T3-E1 cell proliferation and differentiation. For determining the effects of icaritin on proliferation, we performed the MTT assay using MC3T3-E1 cells. To evaluate whether icaritin could promote the osteogenic differentiation of MC3T3-E1 cells, alkaline phosphatase (ALP) activity and mRNA expressions of Runx2, osteocalcin (OCN), RANKL, and osteoprotegerin (OPG) were determined. Icaritin increased MC3T3-E1 cell proliferation. Icaritin increased the ALP activity of MC3T3-E1 cells on 72 hour culture in osteogenic media. mRNA expression of Runx2 was increased after 24 hour culture with icaritin. mRNA expression of osteocalcin was increased after 72 hour culture with icaritin. In addition, icaritin increased the mRNA expressions of OPG and RANKL. However, icaritin increased the mRNA expression of OPG much more than that of RANKL, and then, it increased the OPG/RANKL ratio. These results suggest that icaritin promotes osteogenic differentiation of osteoblasts and decreases osteoclast formation regulated by osteoblasts.
Berberine has been used clinically for more than a decade to treat various diseases, has been shown to be effective in osteoblast differentiation, and is a potential treatment option for osteoporosis. However, compared with existing osteoporosis drugs, berberine is somewhat less effective. This study aimed to identify a new compound with efficacy superior to that of berberine. The osteogenic activities of various berberine derivatives were evaluated via cell differentiation in C2C12 preosteoblast cell lines. Alkaline phosphatase (ALP) staining assay and structure-activity relationship demonstrated that compound 2b had a potent osteogenic effect. Furthermore, compound 2b dose dependently increased ALP activity and showed no toxicity at the effective concentration, indicating its efficacy. Additionally, compound 2b upregulated BMP2-induced transcriptional activity in a promoter activity assay using ALP, BSP, and OC promoters.
We have found that the previously uncharacterized bone morphogenetic protein-9 (BMP9) is one of the most osteogenic factors. However, it is unclear if BMP9 cross-talks with $TGF{\beta}1$ during osteogenic differentiation. Using the recombinant BMP9 adenovirus, we find that low concentration of rh$TGF{\beta}1$ synergistically induces alkaline phosphatase activity in BMP9-transduced C3H10T1/2 cells and produces more pronounced matrix mineralization. However, higher concentrations of $TGF{\beta}1$ inhibit BMP9-induced osteogenic activity. Real-time PCR and Western blotting indicate that BMP9 in combination with low dose of $TGF{\beta}1$ potentiates the expression of later osteogenic markers osteopontin, osteocalcin and collagen type 1 (COL1a2), while higher concentrations of $TGF{\beta}1$ decrease the expression of osteopontin and osteocalcin but not COL1a2. Cell cycle analysis reveals that $TGF{\beta}1$ inhibits C3H10T1/2 proliferation in BMP9-induced osteogenesis and restricts the cells in $G_0/G_1$ phase. Our findings strongly suggest that $TGF{\beta}1$ may exert a biphasic effect on BMP9-induced osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells.
Although BMP9 is highly capable of promoting osteogenic differentiation of mesenchymal stem cell (MSCs), the molecular mechanism involved remains to be fully elucidated. Here, we explore the possible involvement and detail role of JNKs (c-Jun N-terminal kinases) in BMP9-induced osteogenic differentiation of MSCs. It was found that BMP9 stimulated the activation of JNKs in MSCs. BMP9-induced osteogenic differentiation of MSCs was dramatically inhibited by JNKs inhibitor SP600125. Moreover, BMP9-activated Smads signaling was decreased by SP600125 treatment in MSCs. The effects of inhibitor are reproduced with adenoviruses expressing siRNA targeted JNKs. Taken together, our results revealed that JNKs was activated in BMP9-induced osteogenic differentiation of MSCs. What is most noteworthy, however, is that inhibition of JNKs activity resulted in reduction of BMP9-induced osteogenic differentiation of MSCs, implying that activation of JNKs is essential for BMP9 osteoinductive activity.
Purpose: This study was to examine the proliferation and function of the adipose tissue-derived endothelial cells according to different culture medium conditions. Materials and Methods: Adipose tissue-derived CD146 positive endothelial cells were cultured in according to different culture mediums (DMEM culture medium with or without osteogenic inductive agents and EBM-2 culture medium with or without osteogenic inductive agents). The proliferation and function of the adipose tissue-derived endothelial cells was examined in different culture medium conditions. Results: Adipose tissue-derived endothelial cells formed tube-like structures on Matrigel in EBM-2 culture medium with or without osteogenic inductive agents. However, the cells did not form tube-like structures on Matrigel in DMEM medium with or without osteogenic inductive agents. After 24 hours of culture, among the culture medium using EBM-2, the proliferation of the cells were promoted in EBM-2 medium without osteogenic inductive agents than in EBM-2 medium with osteogenic inductive agents. However, 72 hours of culture, the proliferation of the cells were promoted in EBM-2 medium with osteogenic inductive agents than in EBM-2 medium without osteogenic inductive agents. Conclusion: These results suggest that the proliferation and function of the adipose tissue-derived CD146 positive endothelial cells could be maintained in EBM-2 with osteogenic inductive agents.
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.