Objective: Preservation of the periodontal ligament (PDL) is vital to the success of tooth autotransplantation (TAT). Increased PDL volumes and facilitated tooth extraction have been observed upon orthodontic preloading. However, it is unclear whether any changes occur in the expressions of bone biomolecules in the increased PDL volumes. This study aimed to determine the expressions of runt-related transcription factor 2 (RUNX2), alkaline phosphatase (ALP), receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL), and osteoprotegerin (OPG) in PDL upon preloading. Methods: Seventy-two premolars from 18 patients were randomly assigned to experimental groups that received a leveling force for 1, 2, or 4 weeks or to a control unloaded group. Following extraction, PDL volumes from 32 premolars of eight patients (21.0 ± 3.8 years) were evaluated using toluidine blue staining. The expressions of the biomolecules in the PDL from 40 premolars of ten patients (21.4 ± 4.0 years) were analyzed via immunoblotting. Results: The median percentage of stained PDL was significantly higher at 2 and 4 weeks after preloading than in the unloaded condition (p < 0.05). The median RUNX2 and ALP expression levels were significantly higher at 2 and 4 weeks after preloading than in the unloaded condition (p < 0.05), whereas the median RANKL/OPG ratios were significantly higher at 1 and 4 weeks after preloading (p < 0.05). Conclusions: Orthodontic preloading for 4 weeks enhances PDL volumes as well as the expressions of RUNX2, ALP and the RANKL/OPG ratio in the PDL, suggesting this loading period is suitable for successful TAT.
Park, Bora;Park, Geun Ha;Gu, Dong Ryun;Ko, Wonmin;Kim, Youn-Chul;Lee, Seoung Hoon
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.29
no.1
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pp.51-57
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2015
Bone destruction is a pathological symptom of some chronic inflammatory diseases, such as rheumatoid arthritis and periodontitis. Inflammation-induced bone loss of these diseases results from increased number and activity of osteoclasts. Paeoniae Radix Alba has been used in korean traditional medicine to treat disease including inflammation, gynecopathy and various pain. However, these effects have not been tested on osteoclasts, the bone resorbing cells that regulate bone metabolism. Here, we investigated the effects of Paeoniae Radix Alba ethanol extract (PRAE) on receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand (RANKL)-mediated osteoclast differentiation and formation. Osteoclast differentiation and formation were measured by tartrate resistant acidic phosphatase (TRAP) staining and TRAP solution assay. The treatment of PRAE on bone marrow derived macrophages (BMMs), which is known as osteoclast precursor cells, inhibited osteoclast differentiation and formation in a dose-dependent manner. In addition, the expression of osteoclast differentiation marker genes was suppressed by PRAE treatment. This inhibitory effect of PRAE resulted from significant repression of c-Fos expression, and subsequent reduction of NFATc1 expression which was previously reported as a master transcription factor for osteoclastogenesis in vitro and in vivo. These results demonstrate that PRAE negatively regulates osteoclast differentiation and formation and suggest that PRAE can be used as a potent preventive or therapeutic candidate for various bone diseases, such as postmenopausal osteoporosis, periodontitis and rheumatoid arthritis.
Purpose: This study was conducted to evaluate the inhibitory effect of Achyranthis Radix extract(ARE) loaded hydrogel on osteoclast differentiation. Methods: MTT-assay was performed to estimate cytotoxicity of ARE, Achyranthis Radix-alginate hydrogel disk(ARHD) in bone marrow macrophages stimulated(BMMs) with human receptor activator of nuclear factor-${\kappa}B$ ligand(RANKL), human macrophage-colony stimulating factor(M-CSF). Tartrate resistant acid phosphatase staining and RT-PCR were performed to know the inhibitory effect on osteoclast differentiation. Reactive oxygen species and actin ring formation were analysed to observe the effect of ARHD. Results: ARE has no cytotoxicity at the concentration of 0.1 $mg/m{\ell}$ or lower. ARE decreased the number of TRAP positive cells in RANKL, M-CSF stimulated BMMs and the gene expression. ARHD has no cytotoxicity at the concentration of 10 ${\mu}g/m{\ell}$ (24, 48hours), 50 ${\mu}g/m{\ell}$ (24 hours). ARHD restrained the synthesis of reactive oxygen species and the formation of actin ring. Conclusions: Achyranthis Radix has the inhibitory effect of osteoclast differentiation and bone resorption. Further studies are needed to treat osteoporosis by Achyranthis Radix.
Objectives This study was performed to decide the bone union effect of Hwaweo-jeon on tibia fractured mice. Methods In this study, laboratory experiments were implemented by the stage of in vitro and in vivo. In in vitro, MC3T3-E1 cells were treated with various concentration of Hwaweo-jeon extract (HWJ). To investigate effect of HWJ for osteoblast, relative mRNA expression of 5 substances (alkaline phosphatase [ALP], runt-related transcription factor 2 [Runx2], osteocalcin [OCN], osterix [OSX] and collagen type II alpha 1 chain [Col2a1]) was used as a marker of osteogenesis. In order to determine HWJ's effect for fracture healing, relative gene expression level of ALP, Runx2, OCN, OSX and Col2a1 were used to find out the influence to osteoblast. Furthermore, receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand and osteoprotegerin relative mRNA expression were used to estimate the impact to osteoclast. Also, X-ray was used for the purpose of identifying bone union in tibia-fracture mouse model. Results In in vitro experiment, most part of relative mRNA expression were increased compared to control group. In in vivo and in vitro experiment, HWJ induced osteoblast activitation by verifying relative mRNA expression of 5 substances. And in vivo experiment, we can also identify that HWJ triggered osteoclast activation during early stage of tibia fracture. Furthermore, X-ray pictures show noticeable recovery of tibia fracture. Conclusions HWJ extract promotes bone union by facilitating the osteoblast. But, HWJ may occur liver & kidney toxicity over specific concentration. Therefore, when HWJ is applied to human body, doctors have to follow up the liver function test & renal function test of patient.
The hyperosmotic stimulus is regarded as a mechanical factor for bone remodeling. However, whether the hyperosmotic stimulus affects $1{\alpha}$, 25-dihydroxyvitamin $D_3$ ($1{\alpha},25(OH)_2D_3$)-induced osteoclastogenesis is not clear. In the present study, the effect of the hyperosmotic stimulus on $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced osteoclastogenesis was investigated in an osteoblast-preosteoclast co-culture system. Serial doses of sucrose were applied as a mechanical force. These hyperosmotic stimuli significantly evoked a reduced number of $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced tartrate-resistant acid phosphatase-positive multinucleated cells and $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced bone-resorbing pit area in a co-culture system. In osteoblastic cells, receptor activator of nuclear factor ${\kappa}B$ ligand (RANKL) and Runx2 expressions were down-regulated in response to $1{\alpha},25(OH)_2D_3$. Knockdown of Runx2 inhibited $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced RANKL expression in osteoblastic cells. Finally, the hyperosmotic stimulus induced the overexpression of TonEBP in osteoblastic cells. These results suggest that hyperosmolarity leads to the down-regulation of $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced osteoclastogenesis, suppressing Runx2 and RANKL expression due to the TonEBP overexpression in osteoblastic cells.
Kim, Ji-Hye;Lee, Dong-Eun;Park, Jung-Chul;Kim, Yoon Jae;Cha, Jeong-Heon;Bak, Eun-Jung;Yoo, Yun-Jung
International Journal of Oral Biology
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v.40
no.3
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pp.111-116
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2015
To determine the effect of diabetes on root resorption in periodontitis, we investigated odontoclast formation and root resorption in diabetic rats with periodontitis. Odontoclast formation was observed in three groups of F344 rats: Controls (C) were normal rats without diabetes or periodontitis; the periodontitis (P) group had mandibular first molars to be ligatured; the periodontitis with diabetes (PD) group was intravenously administered streptozotocin (50 mg/kg) to induce diabetes and had mandibular first molars to be ligatured. On days 3, 10, and 20 after ligature, tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$ and receptor activator of nuclear factor-${\kappa}B$ ligand (RANKL) expression, odontoclast formation, and root resorption areas were evaluated by immunohistochemistry, tartrate-resistant acid phosphatase staining, and hematoxylin and eosin staining, respectively. The PD group showed frequent urination, weight loss, and hyperglycemia. Numbers of TNF-${\alpha}$- and RANKL-positive cells were higher in the P and PD groups than in the C group. It was more prevalent in PD group on day 3. Odontoclast formation was greater in the P and PD groups than in the C group on days 3 and 10, then decreased to same level as the C group by day 20. Root resorption in the PD and P groups showed increases on days 3 and 10, respectively, compared to the C group. These results suggest that diabetes may transiently increase root resorption on day 3 with high expression of TNF-${\alpha}$ and RANKL after periodontitis induction. This study could aid the understanding of root resorption in diabetic patients with periodontitis.
Objectives The main purpose of this study was to evaluate the bone healing effect of Pahyeolsandong-tang (PHT)(Poxiesanteng-tang) extract in tibia fracture-induced mice. Methods PHT was extracted using a solution of 35% ethanol in 60℃ for 8 hours. Mice were randomly divided into 4 groups (normal, control, PHT 50 and PHT 100). Mice of experimental groups were medicated with PHT 50 or 100 mg/kg for 7 to 21 days. To clarify the effect of bone fracture healing, relative messenger RNA (mRNA) expressions of osteocalcin (OCN), runt-related transcription factor 2 (Runx2), osterix (OSX), Sox9, collagen type II alpha 1 chain (Col2a1), receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL), osteoprotegerin (OPG) were examined. Results In in vitro experiment, relative mRNA expression of OCN, Runx2, Col2a1 was significantly increased in PHT treated group to compare with control differentiation group. In in vivo experiment, relative mRNA expression of OCN, Runx2, OSX, Sox9, Col2a1, RANKL, OPG was significantly increased in PHT treated group. Conclusions This study showed that PHT accelerates bone fracture healing through the activation of osteoclasts and osteoblasts. It was showed that PHT significantly promotes osteoblasts differentiation by osteoblast differentiation markers such as OCN, Runx2, Col1a2. Also it was investigated that PHT had stimulatory effect on osteoblasts function through enhancing OCN, Runx2, OSX, Sox9, Col2a1 and, osteoclasts function through enhancing RANKL and OPG markers. PHT effectively promotes bone fracture healing process through activation of osteoblasts and osteoclasts.
This study investigated whether orthodontic force influences the production of osteoprotegerin (OPG) and receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand (RANKL) in vivo, both of which are affected by cortical activation. Mechanical force was applied to the maxillary premolars of orthodontic patients by fitting the transpalatal arch prior to cortical activation of the gingival tissue. Gingival crevicular fluid (GCF) samples were then collected from each patient using paper strips before and after 1, 3, 7 or 14 days of treatment. The OPG and RANKL levels in the GCF were determined by enzyme-linked immunosorbent assays. The levels of OPG were significantly increased after 1 day of fitting the appliance and decreased to basal levels at 3 days after fitting. In contrast, the RANKL levels were dramatically decreased at 1 day after fitting, but recovered to those of the untreated control at 3 days after the force application. The force-mediated changes in the OPG and RANKL levels of the GCF were unaffected by cortical activation during these experimental periods. Collectively, these results suggest that an acute and severe change between the OPG and RANKL levels plays an important role in stimulating the cellular responses required for alveolar bone remodeling by orthodontic treatment.
Objectives: This study was performed to evaluate effects of Cordyceps militaris(CM) on osteoclast differentiation and its related gene expression. Methods: We used mouse myeloid cells RAW 264.7 stimulated by receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand(RANKL) to induce osteoclast differentiation. There are four groups of which RAW 264.7 cells are not stimulated by RANKL (Normal), stimulated by RANKL without CM(Control), stimulated by RANKL with 0.1 ${\mu}g/ml$ of CM(CM 0.1), stimulated by RANKL with 1 ${\mu}g/ml$ of CM(CM 1). Osteoclastogenesis was measured by counting Tartrate-resistant acid phosphatase-positive multinucleated cells [TRAP(+) MNC]. RT-PCR was performed to evaluate the inhibitory effect of CM on gene expression(TRAP, AKT1, JNK1, NFATc1, c-Fos, MITF). Results: 1. CM decreased the number of TRAP(+) osteoclast in RANKL-stimulated RAW 264.7 cell at the concentration of 0.1 ${\mu}g/ml$ and 1 ${\mu}g/ml$. 2. CM decreased the expression of TRAP in osteoclast at the concentration of 1 ${\mu}g/ml$. 3. CM decreased the expression of AKT1, JNK1 in osteoclast at the concentration of 1 ${\mu}g/ml$. 4. CM didn't affect the expression of NFATc1, c-Fos, MITF in osteoclast. Conclusions: Cordyceps militaris has inhibitory effects on osteoclast differentiation and its related gene expression. These results suggest that Cordyceps militaris has a potential as a treatment of osteoporosis.
Gabriela Leite de Souza;Gabrielle Alves Nunes Freitas;Maria Tereza Hordones Ribeiro;Nelly Xiomara Alvarado Lemus;Carlos Jose Soares;Camilla Christian Gomes Moura
Restorative Dentistry and Endodontics
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v.48
no.2
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pp.21.1-21.15
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2023
Objectives: This study evaluated the effects of Biodentine (BD), Bio-C Repair (BCR), and mineral trioxide aggregate (MTA) plug on the fracture resistance of simulated immature teeth with replacement root resorption (RRR) and in vitro-induced osteoclastogenesis. Materials and Methods: Sixty bovine incisors simulating immature teeth and RRR were divided into 5 groups: BD and BCR groups, with samples completely filled with the respective materials; MTA group, which utilized a 3-mm apical MTA plug; RRR group, which received no root canal filling; and normal periodontal ligament (PL) group, which had no RRR and no root canal filling. All the teeth underwent cycling loading, and compression strength testing was performed using a universal testing machine. RAW 264.7 macrophages were treated with 1:16 extracts of BD, BCR, and MTA containing receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand (RANKL) for 5 days. RANKL-induced osteoclast differentiation was assessed by staining with tartrate-resistant acid phosphatase. The fracture load and osteoclast number were analyzed using 1-way ANOVA and Tukey's test (α = 0.05). Results: No significant difference in fracture resistance was observed among the groups (p > 0.05). All materials similarly inhibited osteoclastogenesis (p > 0.05), except for BCR, which led to a lower percentage of osteoclasts than did MTA (p < 0.0001). Conclusions: The treatment options for non-vital immature teeth with RRR did not strengthen the teeth and promoted a similar resistance to fractures in all cases. BD, MTA, and BCR showed inhibitory effects on osteoclast differentiation, with BCR yielding improved results compared to the other materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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