Park, Soon-Sun;Kim, Kyoung-A;Lee, Seung-Youp;Lim, Shin-Saeng;Jeon, Young-Mi;Lee, Jeong-Chae
BMB Reports
/
v.45
no.10
/
pp.571-576
/
2012
Radiotherapy is considered to cause detrimental effects on bone tissue eventually increasing bone loss and fracture risk. However, there is a great controversy on the real effects of irradiation itself on osteoblasts, and the mechanisms by which irradiation affects osteoblast differentiation and mineralization are not completely understood. We explored how X-ray radiation influences differentiation and bone-specific gene expression in mouse calvarial osteoblasts. Irradiation at 2 Gy not only increased differentiation and mineralization of the cells, but also upregulated the expression of alkaline phosphatase, type I collagen, osteopontin, and osteocalcin at early stages of differentiation. However, irradiation at higher doses (>2 Gy) did not stimulate osteoblast differentiation, rather it suppressed DNA synthesis by the cells without a toxic effect. Additional experiments suggested that transforming growth factor-beta 1 and runt-transcription factor 2 play important roles in irradiation- stimulated bone differentiation by acting as upstream regulators of bone-specific markers.
Hyosun, Park;Sungsin, Jo;Mi-Ae, Jang;Sung Hoon, Choi;Tae-Hwan, Kim
BMB Reports
/
v.55
no.12
/
pp.627-632
/
2022
Dickkopf-1 (DKK1) is a secreted protein that acts as an antagonist of the canonical WNT/β-catenin pathway, which regulates osteoblast differentiation. However, the role of DKK1 on osteoblast differentiation has not yet been fully clarified. Here, we investigate the functional role of DKK1 on osteoblast differentiation. Primary osteoprogenitor cells were isolated from human spinal bone tissues. To examine the role of DKK1 in osteoblast differentiation, we manipulated the expression of DKK1, and the cells were differentiated into mature osteoblasts. DKK1 overexpression in osteoprogenitor cells promoted matrix mineralization of osteoblast differentiation but did not promote matrix maturation. DKK1 increased Ca+ influx and activation of the Ca+/calmodulin-dependent protein kinase II Alpha (CAMK2A)-cAMP response element-binding protein 1 (CREB1) and increased translocation of p-CREB1 into the nucleus. In contrast, stable DKK1 knockdown in human osteosarcoma cell line SaOS2 exhibited reduced nuclear translocation of p-CREB1 and matrix mineralization. Overall, we suggest that manipulating DKK1 regulates the matrix mineralization of osteoblasts by Ca+-CAMK2A-CREB1, and DKK1 is a crucial gene for bone mineralization of osteoblasts.
Background and Objectives: Osteoblasts are derived from bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) and play important role in bone remodeling. While our previous studies have investigated the cell subtypes and heterogeneity in osteoblasts and BMMSCs separately, cell-to-cell communications between osteoblasts and BMMSCs in vivo in humans have not been characterized. The aim of this study was to investigate the cellular communication between human primary osteoblasts and bone marrow mesenchymal stem cells. Methods and Results: To investigate the cell-to-cell communications between osteoblasts and BMMSCs and identify new cell subtypes, we performed a systematic integration analysis with our single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) transcriptomes data from BMMSCs and osteoblasts. We successfully identified a novel preosteoblasts subtype which highly expressed ATF3, CCL2, CXCL2 and IRF1. Biological functional annotations of the transcriptomes suggested that the novel preosteoblasts subtype may inhibit osteoblasts differentiation, maintain cells to a less differentiated status and recruit osteoclasts. Ligand-receptor interaction analysis showed strong interaction between mature osteoblasts and BMMSCs. Meanwhile, we found FZD1 was highly expressed in BMMSCs of osteogenic differentiation direction. WIF1 and SFRP4, which were highly expressed in mature osteoblasts were reported to inhibit osteogenic differentiation. We speculated that WIF1 and sFRP4 expressed in mature osteoblasts inhibited the binding of FZD1 to Wnt ligand in BMMSCs, thereby further inhibiting osteogenic differentiation of BMMSCs. Conclusions: Our study provided a more systematic and comprehensive understanding of the heterogeneity of osteogenic cells. At the single cell level, this study provided insights into the cell-to-cell communications between BMMSCs and osteoblasts and mature osteoblasts may mediate negative feedback regulation of osteogenesis process.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
/
v.35
no.5
/
pp.169-176
/
2021
This study was conducted to suggest the Cudrania tricuspidata leaf and Achyranthes japonica Nakai Complex (CAC) possibility of use as a functional natural material for improving bone disease. Cudrania tricuspidata leaf and Achyranthes japonica Nakai were mixed in the same amount, extracted with hot water, and then powdered and used in the study. After, the cytotoxicity of CAC for osteoblasts (MG63 cell), osteoclasts (differentiated RAW264.7 cell), and macrophages (RAW264.7 cell) were evaluated by MTT assay, and ALP assay and TRAP assay were performed to confirm the differentiation capacity of osteoblasts and osteoclasts, respectively. In addition, the anti-inflammatory effect in macrophages was evaluated by ELISA, qRT-PCR, and western blot assay. CAC did not proliferated osteoblasts and osteoclasts, but increased ALP activity against osteoblasts differentiation and decreased TRAP activity against osteoclasts differentiation. CAC did not proliferated macrophages but decreased nitric oxide production. Also, decreased NOS2, IL1B, IL6, PTGS2, and TNFA gene expression, and JNK and p38 protein phosphorylation in a concentration-dependent manner, but ERK protein phosphorylation was not changed. As a result, CAC increased the differentiation and activation of osteoblasts, inhibited the differentiation and activation of osteoclasts, and regulated the expression of inflammatory cytokines in macrophages. Therefore, it is thought that CAC can be used as a functional natural material that prevents bone disease and has an anti-inflammatory effect.
Approximately 200 individual skeletal elements, which differ in shape and size, are the building blocks of the vertebrate skeleton. Various features of the individual skeletal elements, such as their location, shape, growth and differentiation rate, are being determined during embryonic development. A few skeletal elements, such as the lateral halves of the clavicle and parts of the skull are formed by a process called intramembranous ossification, whereby mesenchymal cells differentiate directly into osteoblasts, while the majority of skeletal elements are formed via endochondral ossification. The latter process starts with the formation of a cartilaginous template, which eventually is being replaced by bone. This requires co-regulation of differentiation of the cell-types specific for cartilage and bone, chondrocytes and osteoblasts, respectively. In recent years it has been demonstrated that Wnt family members and their respective intracellular pathways, such as non-canonical and the canonical $Wnt/{\beta}$-catenin pathway, play important and diverse roles during different steps of vertebrate skeletal development. Based on the recent discoveries modulation of the canonical Wnt-signaling pathway could be an interesting approach to direct stem cells into certain skeletal lineages.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
/
v.28
no.2
/
pp.114-125
/
2002
This study was designed to evaluate the influence of fibroblasts or connective tissue from mouse oral mucosa on differentiation of neonatal mouse calvaria-derived osteoblasts and mineralization of bone nodules. Primary cell cultures from mouse calvarial osteoblasts and 2-4 passaged fibroblasts from oral mucosa were co-cultured in monolayer cultures, devided into 6 experimental group according to cell density or cell confluency. Osteoblasts were also co-cultured with fibroblasts in $Transwell^{(R)}$ culture plate with different co-cultured period according to osteoblast differentiation. The alkaline phosphatase activity were measured in monolayer cultures and cultures using $Transwell^{(R)}$. The mineralized bone nodules were presented by Von Kossa staining and density of mineralized nodules was measured by image analysis. The connective tissues with or without osteoblast seeding were cultured and examined histologically by Von Kossa and Trichrome Goldner staining. The results were as follows; 1. Prolonged maturation of matrix and delayed mineralization of bone nodules were resulted in monolayer cultures. 2. Co-culture of fibroblast with osteoblast using $Transwell^{(R)}$ during osteoblast proliferation stage stimulated proliferation of osteoblasts and increased alkaline phosphatase activity and mineralization of bone nodules. 3. Co-culture of fibroblast with osteoblast using $Transwell^{(R)}$ during matrix mineralization stage decreased and delayed mineralization of bone nodules. 4. In vitro cultured connective tissue with osteoblast seeding resulted in proliferation of osteoblasts and matrix formation with mineralization.
Kim, Eun-Cheol;Park, Jaesuh;Kwon, Il Keun;Lee, Suk-Won;Park, Su-Jung;Ahn, Su-Jin
Journal of Periodontal and Implant Science
/
v.47
no.5
/
pp.273-291
/
2017
Purpose: Although static magnetic fields (SMFs) have been used in dental prostheses and osseointegrated implants, their biological effects on osteoblastic and cementoblastic differentiation in cells involved in periodontal regeneration remain unknown. This study was undertaken to investigate the effects of SMFs (15 mT) on the osteoblastic and cementoblastic differentiation of human osteoblasts, periodontal ligament cells (PDLCs), and cementoblasts, and to explore the possible mechanisms underlying these effects. Methods: Differentiation was evaluated by measuring alkaline phosphatase (ALP) activity, mineralized nodule formation based on Alizarin red staining, calcium content, and the expression of marker mRNAs assessed by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). Signaling pathways were analyzed by western blotting and immunocytochemistry. Results: The activities of the early marker ALP and the late markers matrix mineralization and calcium content, as well as osteoblast- and cementoblast-specific gene expression in osteoblasts, PDLCs, and cementoblasts were enhanced. SMFs upregulated the expression of Wnt proteins, and increased the phosphorylation of glycogen synthase $kinase-3{\beta}$ ($GSK-3{\beta}$) and total ${\beta}-catenin$ protein expression. Furthermore, p38 and c-Jun N-terminal kinase (JNK) mitogen-activated protein kinase (MAPK), and nuclear $factor-{\kappa}B$ ($NF-{\kappa}B$) pathways were activated. Conclusions: SMF treatment enhanced osteoblastic and/or cementoblastic differentiation in osteoblasts, cementoblasts, and PDLCs. These findings provide a molecular basis for the beneficial osteogenic and/or cementogenic effect of SMFs, which could have potential in stimulating bone or cementum formation during bone regeneration and in patients with periodontal disease.
Gangliosides are complex glycosphingolipids that are the major component of cytoplasmic cell membranes, and play a role in the control of biological processes. Human mesenchymal stem cells (hMSCs) have received considerable attention as alternative sources of adult stem cells because of their potential to differentiate into multiple cell lineages. In this study, we focus on various functional roles of gangliosides in the differentiation of hMSCs into osteoblasts or neuronal cells. A relationship between gangliosides and epidermal growth factor receptor (EGFR) activation during osteoblastic differentiation of hMSCs was observed, and the gangliosides may play a major role in the regulation of the differentiation. The roles of gangliosides in osteoblast differentiation are dependent on the origin of hMSCs. The reduction of ganglioside biosynthesis inhibited the neuronal differentiation of hMSCs during an early stage of the differentiation process, and the ganglioside expression can be used as a marker for the identification of neuronal differentiation from hMSCs.
Osteoblasts play an important role in bone metabolism by bone formation. Natural medicines having a stimulatory activity on osteoblast proliferation and differentiation can improve bone diseases such as osteoporosis. The methanol extracts of 159 herbal medicines were screened for the stimulatory activity on osteoblast proliferation by MTT assay and differentiation in the presence of ascorbic acid and $\beta$-glycerophosphate. Among the tested extracts, Alpiniae Semen, Amomi Semen, Anemarrhenae Rhizoma, Bambusae Folium, Cannabis Semen, Dalbergiae odoriferae Lignum, and Luffae Fructus Retinervus showed relatively strong stimulatory activity on osteoblast proliferation, whereas Amomi Semen showed strong stimulatory activity on osteoblast differentiation.
Kim, Inyoung;Kim, Jung Ha;Kim, Kabsun;Seong, Semun;Kim, Nacksung
BMB Reports
/
v.52
no.7
/
pp.469-474
/
2019
Kruppel-like factor 2 (KLF2) has been implicated in the regulation of cell proliferation, differentiation, and survival in a variety of cells. Recently, it has been reported that KLF2 regulates the p65-mediated transactivation of $NF-{\kappa}B$. Although the $NF-{\kappa}B$ pathway plays an important role in the differentiation of osteoclasts and osteoblasts, the role of KLF2 in these bone cells has not yet been fully elucidated. In this study, we demonstrated that KLF2 regulates osteoclast and osteoblast differentiation. The overexpression of KLF2 in osteoclast precursor cells inhibited osteoclast differentiation by downregulating c-Fos, NFATc1, and TRAP expression, while KLF2 overexpression in osteoblasts enhanced osteoblast differentiation and function by upregulating Runx2, ALP, and BSP expression. Conversely, the downregulation of KLF2 with KLF2-specific siRNA increased osteoclast differentiation and inhibited osteoblast differentiation. Moreover, the overexpression of interferon regulatory protein 2-binding protein 2 (IRF2BP2), a regulator of KLF2, suppressed osteoclast differentiation and enhanced osteoblast differentiation and function. These effects were reversed by downregulating KLF2. Collectively, our data provide new insights and evidence to suggest that the IRF2BP2/KLF2 axis mediates osteoclast and osteoblast differentiation, thereby affecting bone homeostasis.
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.