The active metabolite of vitamin D such as $1{\alpha}$,25-dihydroxyvitamin ($D_3(1{\alpha},25(OH)_2D_3)$ is a well-known key regulatory factor in bone metabolism. However, little is known about the potential of vitamin D as an odontogenic inducer in human dental pulp cells (HDPCs) in vitro. The purpose of this study was to evaluate the effect of vitamin $D_3$ metabolite, $1{\alpha},25(OH)_2D_3$, on odontoblastic differentiation in HDPCs. HDPCs extracted from maxillary supernumerary incisors and third molars were directly cultured with $1{\alpha},25(OH)_2D_3$ in the absence of differentiation-inducing factors. Treatment of HDPCs with $1{\alpha},25(OH)_2D_3$ at a concentration of 10 nM or 100 nM significantly upregulated the expression of dentin sialophosphoprotein (DSPP) and dentin matrix protein1 (DMP1), the odontogenesis-related genes. Also, $1{\alpha},25(OH)_2D_3$ enhanced the alkaline phosphatase (ALP) activity and mineralization in HDPCs. In addition, $1{\alpha},25(OH)_2D_3$ induced activation of extracellular signal-regulated kinases (ERKs), whereas the ERK inhibitor U0126 ameliorated the upregulation of DSPP and DMP1 and reduced the mineralization enhanced by $1{\alpha},25(OH)_2D_3$. These results demonstrated that $1{\alpha},25(OH)_2D_3$ promoted odontoblastic differentiation of HDPCs via modulating ERK activation.
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.
Objectives: The aim of this study was to investigate the expression of 7 different sirtuin genes (SIRT1-SIRT7) in human dental pulp cells (HDPCs), and to determine the role of SIRTs in the odontoblastic differentiation potential of HDPCs. Materials and Methods: HDPCs were isolated from freshly extracted third molar teeth of healthy patients and cultulred in odontoblastic differentiation inducing media. Osteocalcin (OCN) and dentin sialophosphoprotein (DSPP) expression was analyzed to evaluate the odontoblastic differentiation of HDPCs by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), while alizarin red staining was used for the mineralization assay. To investigate the expression of SIRTs during odontoblastic differentiation of HDPCs, real time PCR was also performed with RT-PCR. Results: During the culture of HDPCs in the differentiation inducing media, OCN, and DSPP mRNA expressions were increased. Mineralized nodule formation was also increased in the 14 days culture. All seven SIRT genes were expressed during the odontogenic induction period. SIRT4 expression was increased in a time-dependent manner. Conclusions: Our study identified the expression of seven different SIRT genes in HDPCs, and revealed that SIRT4 could exert an influence on the odontoblast differentiation process. Further studies are needed to determine the effects of other SIRTs on the odontogenic potential of HDPCs.
Kamal, Shaharyar;Kang, Hojin;Meza, Cesar A. Azurdia;Kim, Dong Seong
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.12
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pp.4927-4945
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2020
A newfangled family of Nyquist-I pulses is proposed and named improved dual sinc pulse (IDSP). The IDSP is designed to improve performance in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based systems. The IDSP is a generalization of the dual sinc pulse (DSPP). This is because the DSP was formulated for α = 1 whereas the IDSPP is valid for 0 ≤ α ≤ 1. The behavior of the IDSP is promising in terms of its frequency and time domain responses. Theoretical and numerical outcomes indicate that the IDSP outperformed other existing pulses applied in OFDM-based systems for various key evaluation metrics.
Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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v.42
no.4
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pp.312-318
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2015
The aim of this study was to investigate the possibility of the supernumerary teeth for the stem cell source in dentistry. The Real Time Quantitative Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (Real Time qRT-PCR) method was used to evaluate the differentiation toward the odontoblast of the supernumerary dental pulp stem cells (sDPSCs). Supernumerary dental pulp stem cells were obtained from 3 children (2 males and 1 female, age 7 to 9) diagnosed that the eruption of permanent teeth was disturbed by supernumerary teeth. The common genes for odontoblasts are alkaline phosphatase (ALP), osteocalcin (OC), osteonectin (ON), dentin matrix acidic phosphoprotein 1 (DMP-1), dentin sialophosphoprotein (DSPP). The sDPSCs were treated for 0 days, 8 days and 14 days with additives and then Real Time qRT-PCR was performed in intervals of 0 days, 8 days and 14 days. The alizarin-red solution staining was performed to visualize the stained color for the degree of calcification at 7 days, 14 days, 21 days and 28 days after treating additives to the sDPSCs. From the result of the Real Time qRT-PCR, the manifestation exhibit maximum value at 8 days after additive treatment and shifted to a decrease trend at 14 days. Alizarin-red solution staining exhibit light results at 7 days after staining and generalized dark result at 14 days. Consequently, in studies with sDPSCs, appropriate treatment time of additives for Real Time qRT-PCR is 8 days. Also, a suitable period of Alizarin-red solution staining is 14 days.
Lysyl oxidase (LOX), extracellular matrix enzyme, is catalyzing lysine-derived crosslinks in collagen and elastin. Recently, several LOX-like proteins (LOXL, LOXL2, LOXL3 and LOXL4) have been identified in human but their specific functions are still largely unknown. The purpose of this study was to evaluate the function of the LOX family genes during odontoblastic differentiation of human dental pulp (HDP) cells induced with odontogenic supplement (OS). The messenger RNA (mRNA) expression of LOX family genes and differentiation markers was assessed by reverse transcriptase polymerase chain reaction analysis (RT-PCR). The formation of mineralization nodules was evaluated by alrizarin red S staining. Amine oxidase activity of HDP cells was measured by peroxidase-coupled fluormetric assay. The expressions of differentiation markers, such as alkaline phosphatase (ALP), osteopontin (OPN), osteocalcin (OCN), dentin matrix protein1 (DMP1), dentin sialophosphoprotein (DSPP) in HDP cells were increased after treatment with OS media. The LOX and LOXL mRNA expression were gradually increased in OS media, whereas LOX enzyme activities were markedly detected on day 7. The mRNA expression and LOX enzyme activity of collagen type I was very similar to the pattern of LOX gene. In this study, the expression of LOX and its isoforms, and activity of LOX were highly regulated during odontoblastic differentiation. Thus, these results suggest that LOX plays a key role in odontoblastic differentiation of HDP cells.
Although it has been reported that lysyl oxidase (LOX) is involved in odontoblastic differentiation, the role of LOX on odontoblastic differentiation by hydrogen peroxide ($H_2O_2$) have not been clarified. In the present study, we investigated whether $H_2O_2$, reactive oxygen species (ROS), is modulated the messenger RNA (mRNA) expression and activity of LOX during odontoblastic differentiation of human dental pulp (HDP) cells. The mRNA expression was quantified by reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis, and LOX enzyme activity was measured by high sensitive fluorescent assay. Expression of the odontoblastic differentiation marker genes were assessed in the presence and absence of specific small interfering RNAs (siRNAs) of the LOX and LOXL. The $H_2O_2$-induced mRNA expression of LOX family was significant reduction of LOX, LOXL, and LOXL3 mRNA levels in HDP cells. LOX enzyme activity was increased at $H_2O_2$ 0.3 mM for 24 hours. The mRNA expression of alkaline phosphatase (ALP), osteopontin (OPN), and osteocalcin (OCN) was inhibited by LOX- and LOXL-specific siRNAs whereas the mRNA expression of dentin matrix protein1 (DMP1), and dentin sialophosphoprotein (DSPP) was inhibited by LOX-specific siRNA. In LOX enzyme activity, siRNA-induced knockdown of both LOX and LOXL inhibited the total amine oxidase activity in HDP cells, as in the case of mRNA expression. In conclusion, the essential role of $H_2O_2$ on odontoblastic differentiation suggests that its regulation by LOX may have pharmacologic importance in HDP cells.
This study investigated the genes involved in the differentiation of odontoblasts derived from human dental pulp stem cells (hDPSCs). hDPSCs isolated from human tooth pulp were validated by fluorescence activated cell sorting (FACS). After odontogenic induction, hDPSCs were analyzed investigated by Alizaline red-S staining, ALP assay, ALP staining and RT-PCR. Differential display-polymerase chain reaction (DD-PCR) was performed to screen differentially expressed genes involved in the differentiation of hDPSCs. By FACS analysis, the stem cell markers CD24 and CD44 were found to be highly expressed in hDPSCs. When hDPSCs were treated with agents such as ${\beta}$-glycerophosphate (${\beta}$-GP) and ascorbic acid (AA), nodule formation was exhibited within six weeks. The ALP activity of hDPSCs was found to elevate over time, with a detectable up-regulation at 14 days after odontogenic induction. RT-PCR analysis revealed that dentin sialophosphoprotein (DSPP) and osteocalcin (OC) expression had increased in a time-dependent manner in the induction culture. Through the use of DD-PCR, several genes were differentially detected following the odontogenic induction. These results suggest that these genes may possibly be linked to a variety of cellular process during odontogenesis. Furthermore, the characterization of these regulated genes during odontogenic induction will likely provide valuable new insights into the functions 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.
Dentin, a major component of teeth, is formed by odontoblasts which produce the dentin matrix beneath the dental epithelium and induce the mineralization of dentin. To date, the biochemical properties of dentin matrix proteins have been well characterized, but upstream regulators of these proteins are not yet well known. Recently in this regard, several transcription factors have been identified as potential regulators of matrix proteins. Most transcription factors are generally involved in diverse biological processes and it is essential to identify those that are odontoblast-specific transactivators to further understand the process of dentin formation. We thus analyzed the expression pattern of dentin matrix proteins and the activities of established transactivators containing a Cre-locus. Expression analyses using in situ hybridization showed that dentin matrix proteins are sequentially expressed in differentiating odontoblasts, including type-I collagen, Dmp-1 and Dspp. The activities of the transactivators were evaluated using ${\beta}$-galactosidase following the generation of double transgenic mice with each transactivator and the ROSA26R reporter line. The ${\beta}$-galactosidase activity of each transactivator paralled the expression of the matrix proteins. These results thus showed that these transactivators could be utilized for odontoblastspecific conditional gene targeting. In addition, time- and tissue-specific conditional gene targeting might also be achieved using a combination of these transactivators. Odontoblast-specific conditional gene targeting with these transactivators will likely also provide new insights into the molecular mechanisms underlying dentin formation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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