Purpose: To investigate the effects of low dose irradiation on the calcium content and calcific nodule formation of the MC3T3-El osteoblastic cell line. Materials and Methods: Cells were irradiated with a single dose of 0.2, 0.4 and 0.6 Gy at a dose rate of 5.38 Gy/min using Cs-137 irradiator. After irradiation, the calcium content and calcific nodule formation were examined on the 1st, 2nd, 3rd and 4th week. Results: We did not find any significant difference of total calcium content after irradiation of 0.2, 0.4 and 0.6 Gy when compared with the unirradiated control group. There was no significant difference of total calcium content between 0.2, 0.4 and 0.6 Gy irradiated groups. We found an increased tendency of the calcific nodule formation after irradiation of 0.2, 0.4 and 0.6 Gy when compared with the unirradiated control group without significant difference of calcific nodule formation between 0.2, 0.4 and 0.6 Gy irradiated groups. Conclusion : The results showed an increased tendency of the calcific nodule formation after low dose irradiation. However, this tendency did not increase with the increase of irradiation dose.
Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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v.25
no.3
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pp.635-648
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1998
The clinical use of fluoride with a well known osteogenic action in osteoporotic patients is rational, because this condition is characterized by impaired bone formation. However, its anabolic effect has not been demonstrated well in vitro. The purpose of this study was to investigate the effects of sodium fluoride on the physiological role of osteoblastic cell. Osteoblastic cells were isolated from fetal rat calvaria. The results were as follows : 1. Mineralized nodules were shown in osteoblastic cell cultures, which had been maintained in the presence of ascorbic acid and ${\beta}-glycerophosphate$ up to 21 days. When cultures were treated with pulses of 48 hr duration before apparent mineralization was occurring, 2-fold increased in their number was detected. 2. Alkaline phosphatase activity of osteoblastic cells was inhibited by sodium fluoride in dose dependent manner. 3. The effect of sodium fluoride on the osteoblastic cell proliferation was measured by the incorporation of $[^3H]$-thymidine into DNA. As a result, sodium fluoride at $1{\sim}100{\mu}M$ increased the $[^3H]$-thymidine incorporation into DNA in a dose dependent manner. 4. The signaling mechanism activated by sodium fluoride dose-dependently enhanced the tyrosine phosphorylation of the adaptor molecule $Shc^{p66}$ and their association with Grb2, one of earlier events in a MAP kinase activation pathway cascade used by a significant subset of G protein-coupled receptors. 5. The phosphorylation of CREB(cAMP response element binding protein)was inhibited by the sodium fluoride in MC3T3E1 cells. In conclusion, the results of this study suggested that the mitogenic effect of the sodium fluoride in MC3T3E1 cell was stimulated in a dose-dependent manner and suggested "an important role for the interaction between She and Grb2" in controlling the proliferation of osteoblasts.
Osteoporosis is recognized as one of the major hormonal deficiency diseases, especially in menopausal women and the elderly. When the estrogen level is reduced in the body, local factors, which are known to be related with bone resorption, are increased and promote osteoclastogenesis. In our previous study, we validated the estrogenicity of silkworm pupa. In this study, we investigated the effect of silkworm pupa extract (SPE) on the function of osteoblastic MC3T3-E1 cells. SPE (10 and $50\;{\mu}g/mL$) significantly elevated cell viability, alkaline phosphatase (ALP) activity, and collagen content in the cells. The effect of SPE ($50\;{\mu}g/mL$) in increasing cell viability, ALP activity, and collagen content was completely inhibited by the presence of $10^{-6}\;M$ of cycloheximide and $10^{-6}\;M$ of tamoxifen, suggesting that SPE's effect results from a newly synthesized, protein component and that it might be partly involved in estrogen action. Furthermore, we examined the effect of SPE on the $H_2O_2-induced$ apoptosis and production of local factors in osteoblasts. Treatment with SPE ($50\;{\mu}g/mL$) decreased the 0.2 mM $H_2O_2-induced$ apoptosis and the production of tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$, interleukin (IL)-6 and nitric oxide (NO) in osteoblasts. Our data indicate that the enhancement of osteoblast function by silkworm pupa may prevent osteoporosis and inflammatory bone diseases.
Objectives This study investigated the effect of purified safflower (Carthamus tinctorius Linne) and safflower seed (Carthamus tinctorius L. seed; CS) extract, using hot water and ethanol extract methods , on the osteogenic differentiation of MC3T3E1 cells.Methods The safflower and safflower seed were extracted with hot water and ethanol. The samples were concentrated by a rotary evaporator and then freeze-dried using a freeze-dryer. The MC3T3E1 cells were propagated and maintained in DMEM (Gibco) containing 10% FBS and a 1% antibiotic antimycotic solution. To induce osteogenic differentiation, the cells were treated for 14 days with DMEM with 10 mM β-glycerophosphate and 50 μM ascorbic acid. Extract doses were confirmed by the results of an MTT assay, and treatment of the extracts was performed in a differentiation medium every two days. The ALP staining and activity were tested after osteogenic differentiation for five days, and after 14 days, osteogenic differentiation was determined by alizarin red S staining. The mRNA expressions of osteogenic-related genes were quantified using quantitative real-time PCR.Results In the results of the MTT assay, all concentrations of safflower extracts had no toxicity in the MC3T3El cells. But in the groups of 100 ng/ml and 200 ng/ml concentrations of safflower seed extracts, the cell viability was significantly reduced by up to 40-50%. So we fixed the treatment concentration of the extract at 50 ng/ml. In the ALP and alizarin red S staining, all extract groups increased osteogenic differentiation compared with the control group. The water-safflower extract group showed the highest mRNA level of Alp, Runx2, and Dlx5 genes. The mRNA level of Ocn, an osteogenic gene related to late-stage differentiation, in the ethanol-safflower extract group increased the mineralization more significantly than in other groups.Conclusions These data suggest that the extract of safflower increases the osteoblastic differentiation activates of MC3T3E1 cells like the extract of safflower seed. The water-extract and ethanol-extract of safflower have effects on different stages of osteogenesis in MC3T3El. Not only safflower seed but also safflower will be useful therapeutic reagents for age-associated chronic diseases such as osteoporosis.
Yam extracts (Dioscorea batatas) have been reported to possess a variety of functions. However, studies on its osteogenic properties are limited. In this study, we investigated the effect of ethanol and water extracts on osteoblast proliferation and bone matrix protein synthesis, type I collagen and alkaline phosphatase (ALP), using osteoblastic MC3T3-E1 cell model. MC3T3-E1 cells were cultured with yam ethanol and water extracts (0~30 mg/L) within 39 days of osteoblast differentiation period. Cell proliferation was measured by MTT assay. Bone matrix proteins were assessed by the accumulation of type I collagen and ALP activity by staining the cell layers for matrix staining. Also, the secreted (media) matrix protein concentration (type I collagen) and enzyme activity (ALP) were measured colorimetrically. Yam ethanol and water extracts stimulated cell proliferation within the range of 15~30 mg/L at 15 day treatment. The accumulation of type I collagen in the extracellular matrix, as well as secreted collagen in the media, increased with increasing doses of yam ethanol (3~15 mg/L) and water (3~30 mg/L) extracts. ALP activity was not affected by yam ethanol extracts. Our results demonstrated that yam extracts stimulated osteoblast proliferation and enhanced the accumulation of the collagenous bone matrix protein type I collagen in the extracellular matrix. These results suggest that yam extracts may be a potential activator for bone formation by increasing osteoblast proliferation and increasing bone matrix protein type I collagen. Before confirming the osteogenic action of yam, further studies for clarifying how and whereby yam extracts can stimulate this ostegenesis action are required.
Purpose : To characterize the effects of 2-deoxy-D-glucose (2-DG) and quercetin (QCT) on gene expression of osteonectin (ON) and osteopontin (OP) in irradiated MC3T3-El cells. Materials and Methods : When MC3T3-El osteoblastic cells had reached 70-80% confluence, cultures were transferred to a differentiating medium supplemented with 5 mM 2-DG or 10 ${\mu}M$ QCT and then irradiated with 2, 4, 6, and 8 Gy. At various times after irradiation, the cells were analyzed for the expression of bone mineralization genes such as ON and OP. Results : The mRNA expression of both ON and OP was increased according to the culture time in the differentiation medium, and the increase of the genes peaked at 14 days after the differentiation induction. In the case of OP, the increase of mRNA expression was maintained to 28 days after the differentiation, while the mRNA level of ON was reduced to the basal level at the same time. Irradiation adding 2-DG showed a significant peak value in the expression pattern of ON at 4 Gy 7 days after irradiation. Irradiation adding QCT increased the mRNA expression of ON and OP in a dose-dependant manner, but irradiation adding 2-DG did not show any differences between the control and experiments 14 days after irradiation. Irradiation adding QCT increased significantly the expression patterns of ON 21 days after irradiation. Conclusion : The results showed that QCT acted as a radiosensitizer in the gene expression of ON and OP during differentiation of the late stage of irradiated MC3T3-E1 osteoblastic cells in vitro. (Korean J Oral Maxillofac Radiol 2008; 38: 195-202)
Ha Ssang-Yong;Kang Ki-Hyun;Lee Sang-Rae;Kwon Ki-Jeong;Koh Kwang-Joon
Imaging Science in Dentistry
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v.34
no.2
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pp.99-106
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2004
Purpose: To investigate the effects of irradiation on the phenotypic expression of the MC3T3-El osteoblastic cell line, especially on the osteonectin and bone sialoprotein. Materials and Methods: Cells were irradiated with a single dose of 0.5, 1, 4 and 8 Gy at a dose rate of 5.38 Gy/min using Cs-I37 irradiator. After specimens were harvested, total RNA was extracted on the 3rd, 7th, 14th, 21st day after irradiation. The total RNA was reverse-transcribed and the resulting cDNAs were subjected to amplification by PCR with a pair of primers. Results: The irradiated cells showed a dose-dependent increase in osteonectin mRNA expression when compared with the unirradiated control group. The irradiated cells showed no difference in bone sialoprotein mRNA expression when compared with the unirradiated control group. In accordance with the duration of culture period after irradiation, the level of osteonectin mRNA expression showed no difference, but it increased a little at the 21st day in the 4 and 8 Gy exposure groups. In the case of bone sialoprotein, however, the level of mRNA expression increased significantly at the 3rd and 7th day after irradiation, but it showed no difference at the 14th and 21st day when compared with the control group. Conclusion: These results showed that each single dose of 0.5, 1, 4 and 8 Gy influenced the mRNA expression of osteonectin and bone sialoprotein at the calcification stage of osteoblastic cells, suggesting that single dose of irradiation affected the osteoblastic bone formation at the cell level.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.40
no.10
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pp.1384-1390
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2011
Chrysanthemum indicum L. (Asteraceae) is a common traditional herbal medicine used for the treatment of inflammation, hypertension, and respiratory diseases due to its strong antagonistic function against inflammatory cytokines. In this study, the effects of Chrysanthemum indicum L. extract (CIE) on the function of osteoblastic MC3T3-E1 cells and the production of local factors in osteoblasts were investigated. CIE (100 ${\mu}g/mL$) significantly increased the growth of MC3T3-E1 cells and caused a significant elevation of alkaline phosphatase (ALP) activity, and the deposition of collagen and calcium in the cells (p<0.05). The effect of CIE in increasing cell growth, ALP activity, and collagen content was completely prevented by the presence of 1 ${\mu}M$ tamoxifen, suggesting that CIE's effect might be partly involved in estrogen-related activities. These results indicate that the enhancement of osteoblast functionality by CIE may prevent osteoporosis and inflammatory bone diseases.
Unique cartilage matrix-associated protein (UCMA) is an extrahepatic vitamin K-dependent protein rich in γ-carboxylated (Gla) residues. UCMA has been recognized for its ability to promote osteoblast differentiation and enhance bone formation; however, its impact on osteoblasts under hyperglycemic stress remains unknown. In this paper, we investigated the effect of UCMA on MC3T3-E1 osteoblastic cells under hyperglycemic conditions. After exposure to high glucose, the MC3T3-E1 cells were treated with recombinant UCMA proteins. CellROX and MitoSOX staining showed that the production of reactive oxygen species (ROS), which initially increased under high-glucose conditions in MC3T3-E1 cells, decreased after UCMA treatment. Additionally, quantitative polymerase chain reaction revealed increased expression of antioxidant genes, nuclear factor erythroid 2-related factor 2 and superoxide dismutase 1, in the MC3T3-E1 cells exposed to both high glucose and UCMA. UCMA treatment downregulated the expression of heme oxygenase-1, which reduced its translocation from the cytosol to the nucleus. Moreover, the expression of dynamin-related protein 1, a mitochondrial fission marker, was upregulated, and AKT signaling was inhibited after UCMA treatment. Overall, UCMA appears to mitigate ROS production, increase antioxidant gene expression, impact mitochondrial dynamics, and modulate AKT signaling in osteoblasts exposed to high-glucose conditions. This study advances our understanding of the cellular mechanism of UCMA and suggests its potential use as a novel therapeutic agent for bone complications related to metabolic disorders.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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