Osteoporosis, Greek for "porous bone," is a bone disease characterized by a decrease in bone strength, microarchitectural changes in the bone tissues, and an increased risk of fracture. An imbalance of bone resorption and bone formation may lead to chronic metabolic diseases such as osteoporosis. Wolfiporia extensa, known as "Bokryung" in Korea, is a fungus belonging to the family Polyporaceae and has been used as a therapeutic food against various diseases. Medicinal mushrooms, mycelium and fungi, possess approximately 130 medicinal functions, including antitumor, immunomodulating, antibacterial, hepatoprotective, and antidiabetic effects, and are therefore used to improve human health. In this study, we used osteoclast and osteoblast cell cultures treated with Wolfiporia extensa mycelium water extract (WEMWE) and investigated the effect of the fungus on bone homeostasis. Subsequently, we assessed its capacity to modulate both osteoblast and osteoclast differentiation by performing osteogenic and anti-osteoclastogenic activity assays. We observed that WEMWE increased BMP-2-stimulated osteogenesis by inducing Smad-Runx2 signal pathway axis. In addition, we found that WEMWE decreased RANKL-induced osteoclastogenesis by blocking c-Fos/NFATc1 via the inhibition of ERK and JNK phosphorylation. Our results show that WEMWE can prevent and treat bone metabolic diseases, including osteoporosis, by a biphasic activity that sustains bone homeostasis. Therefore, we suggest that WEMWE can be used as a preventive and therapeutic drug.
Runt-related transcription factor 2 (RUNX2) is a key transcription factor for bone formation and osteoblast differentiation. Various signaling pathways and mechanisms that regulate the expression and transcriptional activity of RUNX2 have been thoroughly investigated since the involvement of RUNX2 was first reported in bone formation. As the regulation of Runx2 expression by extracellular signals has recently been reviewed, this review focuses on the regulation of post-translational RUNX2 activity. Transcriptional activity of RUNX2 is regulated at the post-translational level by various enzymes including kinases, acetyl transferases, deacetylases, ubiquitin E3 ligases, and prolyl isomerases. We describe a sequential and linear causality between post-translational modifications of RUNX2 by these enzymes. RUNX2 is one of the most important osteogenic transcription factors; however, it is not a suitable drug target. Here, we suggest enzymes that directly regulate the stability and/or transcriptional activity of RUNX2 at a post-translational level as effective drug targets for treating bone diseases.
Kim, Jong-Ryoul;Park, Bong-Wook;Lee, Chang-Il;Hah, Young-Sool;Kim, Deok-Ryong;Cho, Yeong-Cheol;Sung, Iel-Yong;Byun, June-Ho
Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
/
v.31
no.4
/
pp.287-293
/
2009
Long-term treatment with glucocorticoid leads to the development of osteoporosis and osteonecrosis. In contrast to the marked inhibitory effect of pharmacological doses of glucocorticoids on bone formation, the relationship between physiological concentrations of glucocorticoids and osteoprogenitor cell proliferation and phenotypes has not been elucidated yet. In addition, the effects of dexamethasone treatment on the proliferation and osteoblastic differentiation of osteoprogenitor cells are also controversial. The purpose of this study was to examine the effects of dexamethasone on the proliferation and osteoblastic differentiation of periosteal-derived cells. Periosteal-derived cells were obtained from mandibular periosteums and introduced into the cell culture. After passage 3, the cells were further cultured for 21 days in the osteogenic induction medium with different dexamethasone concentrations of 0, 10, and 100 nM. The proliferation and osteoblastic phenotypes of periosteal-derived cells were promoted in dexamethasone-treated cells than in untreated cells. Among the dexamethasone-treated cells, cell proliferation was slightly greater in 10 nM dexamethasone-treated cells than in 100 nM dexamethasone-treated cells. Histochemical staining and the bioactivity of alkaline phosphatase (ALP) were higher in 100 nM dexamethasone-treated cells than in 10 nM dexamethasone-treated cells. Similarly, von Kossa-positive mineralization nodules and calcium content were also more evident in 100 nM dexamethasone-treated cells than in 10 nM dexamethasone-treated cells. These results suggest that dexamethasone enhances the in vitro osteoblastic differentiation of periosteal-derived cells. The present study also demonstrates that higher dexamethasone concentrations reduce the in vitro proliferation of periosteal-derived cells.
The regeneration of lost periodontal tissue is a major goal of therapy. Periodontal ligament cell(PDL) is a specialized connective tissue that connects cementum and alveolar bone to maintain and support teeth in situ and preserve tissue homoeostasis. Bone morphogenetic proteins(BMPs) have shown much potential in the reconstruction of the periodontum by stimulate new bone and new cementum formation. Limitiations of BMP administration to periodontal lesions is high dose delivery, BMP transient biological activity, and low bioavailability of factors at the wound site. Gene delivery method can be alternative treatment strategy to deliver BMPs to periodontal tissue. The purpose of this study is to investigate efficiency of BMP-2 gene delivery with cell-based therapy using PDL cells. PDL cell were transduced with adenoviruses encoding either BMP-2 or Lac-Z gene. To evaluate osteogenic activity of expressed BMP-2 on PDL cells, we investigated secreted BMP-2, cellular activity, ALPase, produced mineralized nodules. To evaluate collagen scaffold as carrier for transduced cell delivery, we examined morphology and secreted BMP-2 of transducd PDL cells on it. BMP-2 transducd PDL cells produced higher levels of BMP-2, ALPase, mineralized nodules than non transduced cells. Cellular activity of transduced cells was showed similar activity to non transduced cells. Transduce cells attached on collagen scaffold secreted BMP-2 at 7day and was showed similar morphology to non transduced cells. These results demonstrated that transduced PDL cells produced biologically active BMP-2 and collagen scaffold could be carrier of transducd cells.
Skeletal metastases are common in patients suffering from various primary cancers. Radiopharmaceuticals are an effective option for bone pain palliation. In this work, the radiation absorbed dose of 177Lu-EDTMP radiopharmaceutical was estimated for adult man based on biodistribution data in Wistar rats. The MIRD dose calculation method and the Sparks and Aydogan methodology were applied. The results shows that about 46% of injected activity is cumulated on the surface of the trabecular and cortical bones. Radiation absorbed doses of red bone marrow and osteogenic cells were estimated to about 1.1 and 6.2 mGy/MBq, respectively. The maximum administrated activity was obtained 27 MBq/kg of body weight with an effective dose of 0.23 mSv/MBq. The results were compared with other available data from literature. This study indicated that 177Lu-EDTMP provides therapeutic efficacy for achieving bone pain palliation with low undesired dose to other normal organs.
Three-dimensional porous scaffolds play an important role in tissue engineering strategies. They provide a void volume in which vascularization, new tissue formation, and remodeling can occur. Like any grafted materials, the ideal scaffold for bone tissue engineering should be biocompatible without causing an inflammatory response. It should also possess biodegradability, which provides a suitable three-dimensional environment for the cell function together with the capacity for gradual resorption and replacement by host bone tissue. Various scaffolds have already been developed for bone tissue engineering applications, including naturally derived materials, bioceramics, and synthetic polymers. The advantages of biodegradable synthetic polymers include the ability to tailor specific functions. The purpose of this study was to examine the osteogenic activity of periosteal-derived cells in a polydioxanone/pluronic F127 scaffold. Periosteal-derived cells were successfully differentiated into osteoblasts in the polydioxanone/pluronic F127 scaffold. ALP activity showed its peak level at 2 weeks of culture, followed by decreased activity during the culture period. Similar to biochemical data, the level of ALP mRNA in the periosteal-derived cells was also largely elevated at 2 weeks of culture. The level of osteocalcin mRNA was gradually increased during entire culture period. Calcium content was detactable at 1 week and increased in a time-dependent manner up to the entire duration of culture. Our results suggest that polydioxanone/pluronic F127 could be a suitable scaffold of periosteal-derived cells for bone tissue engineering.
Osteoblastic activity of nectandrin A was examined in C2C12 cells. Nectandrin A enhances the BMP-induced osteoblastic differentiation and mineralization, manifested by the up-regulation of differentiation markers (alkaline phosphatase and osteogenic genes) and increased calcium contents. In C2C12 cells co-transfected with expression vector encoding Smad4 and Id1-Luc reporter, nectandrin A increased Id1 luciferase activity in a concentration-dependent manner, when compared to that in BMP-2 treated cells, indicating that Smad signaling pathway is associated with nectandrin A-enhanced osteoblastic differentiation in C2C12 cells. In addition, nectandrin A activated p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) in time- and concentration-dependent manners, and phosphorylated form of pSmad1/5/8 and alkaline phosphatase activity were both decreased when the cells were pretreated with SB203580, a p38 MAPK inhibitor, suggesting that p38 MAPK might be an upstream kinase for Smad signaling pathway. Taken together, nectandrin A enhances the BMP-induced osteoblastic differentiation and mineralization of C2C12 cells via activation of p38 MAPK-Smad signaling pathway, and it has a therapeutic potential for osteoporosis by promoting bone formation.
Park, Seoyoung;Kim, Joo-Hyun;Son, Younglim;Goh, Sung-Ho;Oh, Sangtaek
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.26
no.6
/
pp.1063-1066
/
2016
Longan (Dimocarpus longan Lour.) has been used as a traditional oriental medicine and possesses a number of physiological activities. In this study, we used cell-based herbal extract screening to identify longan fruit extract (LFE) as an activator of osteoblast differentiation. LFE up-regulated alkaline phosphatase (ALP) activity, induced mineralization, and activated Runx2 gene expression in MC3T3-E1 cells. Furthermore, treatment of MC3T3-E1 cells with LFE promoted the phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase1/2 (Erk1/2); however, abrogation of Erk1/2 activation with PD98059 resulted in down-regulation of the phospho-SMAD1/5/8 and Runx2 levels, which in turn reduced the ALP activity. Our findings suggest that LFE exerts its osteogenic activity through activation of the ERK signaling pathway and may have potential as an herbal therapeutic or a preventive agent for the treatment of osteoporosis.
Seo, Hyun-Ju;Jeong, Jin Boo;Cho, Young-Eun;Kwun, In-Sook
Journal of Nutrition and Health
/
v.53
no.4
/
pp.347-355
/
2020
Purpose: Zinc is known to be associated with osteoblast proliferation and differentiation. Osterix as zinc-finger transcription factor is also related to osteoblast differentiation and bone formation. In the present study, we aimed to investigate whether zinc modulates osterix gene and protein expression in osteoblastic MC3T3-E1 cells. Methods: MC3T3-E1 cells were cultured in zinc-dependent concentrations (0, 0.5, 1, 5, or 15 µM Zn), along with osteogenic control (normal osteogenic medium) for 1 and 3 days. The gene and protein expression levels of osterix were analyzed by real-time reverse transcription polymerase chain reaction and Western blotting, respectively. Results: Zinc increased osteoblast proliferation in a concentration-dependent manner at day 1 and 3. Similarly, zinc increased the activity of osteoblast marker enzyme alkaline phosphatase in cells and media in a zinc concentration-dependent manner. Moreover, our results showed that the pattern of osterix gene expression by zinc was down-regulated within the low levels of zinc treatments (0.5-1 µM) at day 1, but it was up-regulated after extended culture period at day 3. Osterix protein expression by zinc showed the similar pattern of gene expression, which down-regulated by low zinc levels at day 1 and up-regulated back at day 3 as the early stage of osteoblast differentiation. Conclusion: Our results suggest that zinc modulates osterix gene and protein expression in osteoblasts, particularly in low level of zinc at early stage of osteoblast differentiation period.
Kim, Dong Hee;Seo, Eun Jin;Tigyi, Gabor J.;Lee, Byung Ju;Jang, Il Ho
International Journal of Oral Biology
/
v.45
no.2
/
pp.42-50
/
2020
Lysophosphatidic acid (LPA) is a lipid messenger mediated by G protein-coupled receptors (LPAR1-6). It is involved in the pathogenesis of certain chronic inflammatory and autoimmune diseases. In addition, it controls the self-renewal and differentiation of stem cells. Recent research has demonstrated the close relationship between periodontitis and various diseases in the human body. However, the precise role of LPA in the development of periodontitis has not been studied. We identified that LPAR1 was highly expressed in human periodontal ligament stem cells (PDLSCs). In periodontitis-mimicking conditions with Porphyromonas gingivalis-derived lipopolysaccharide (Pg-LPS) treatment, PDLSCs exhibited a considerable reduction in the cellular viability and osteogenic differentiation potential, in addition to an increase in the inflammatory responses including tumor necrosis factor-α and interleukin-1β expression and nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) activation. Of the various LPAR antagonists, pre-treatment with AM095, an LPAR1 inhibitor, showed a positive effect on the restoration of cellular viability and osteogenic differentiation, accompanied by a decrease in NF-κB signaling, and action against Pg-LPS. These findings suggest that the modulation of LPAR1 activity will assist in checking the progression of periodontitis and in its treatment.
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.