SCI 干细胞国际 1687 - 9678 1687 - 966 x Hindawi 10.1155 / 2021/9980137 9980137 研究文章 早期成骨分化的刺激牙髓干细胞骨化三醇及姜黄素 https://orcid.org/0000 - 0002 - 3557 - 0666 Samiei 默罕默德 1 2 https://orcid.org/0000 - 0003 - 1371 - 6473 阿贝迪 Atefeh 2 https://orcid.org/0000 - 0002 - 3020 - 3779 ·沙里夫 思敏 3 https://orcid.org/0000 - 0003 - 4759 - 7222 Maleki Dizaj Solmaz 3 Rodr guez Lozano Francisco J。 1 干细胞研究中心 大不里士大学医学科学 大不里士 伊朗 tbzmed.ac.ir 2 牙髓学部门 牙科学院 大不里士大学医学科学 大不里士 伊朗 tbzmed.ac.ir 3 牙齿和牙周研究中心 大不里士大学医学科学 大不里士 伊朗 tbzmed.ac.ir 2021年 24 5 2021年 2021年 3 4 2021年 25 4 2021年 11 5 2021年 24 5 2021年 2021年 版权©2021年穆罕默德Samiei et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

姜黄素作为天然酚类物质,是从姜黄的根茎中提取(姜黄),这是有效的骨骼健康。骨化三醇是一种有效的激素在调节骨重塑和矿物质体内平衡和免疫反应。间充质干细胞(msc)被发现在大多数牙科组织和类似骨骨髓来源msc。在这项工作中,我们调查的影响和个体治疗姜黄素和骨化三醇结合早期牙髓干细胞的成骨分化(DPSCs)。早期成骨分化是由基因表达水平的评估和确认 高山和它的活动。姜黄素单独或结合骨化三醇高山活动增加和osteoblast-specific mRNA的表达 高山当DPSCs培养成骨的媒介。骨化三醇单独增加酶结合姜黄素。这些发现表明,姜黄素可以诱导成骨分化早期DPSCs骨化三醇等骨生成的强有力的兴奋剂。

 大不里士大学医学科学 1。介绍

草药疗法提供了依据现代药品的生产( 1- - - - - - 3]。姜黄素,天然多酚疏水性产品,是从姜黄的根茎中提取的。它有各种药用价值包括抗氧化和抗炎,抗菌,抗真菌、抗病毒和抗血管新生,抗癌,antiatherosclerotic效应( 4- - - - - - 11]。

姜黄素的优越性能在疾病如肥胖、骨质溶解,骨质疏松,骨肉瘤在干细胞的分化已报告有一个重要的角色 12]。大量调查表明,姜黄素有助于增加骨的骨矿物质密度和增强微体系结构,减少由于卵巢切除术,骨质破坏及抑制骨质疏松和骨关节炎( 13- - - - - - 18]。这些结果表明,姜黄素可能执行骨重塑通过抑制或诱导骨细胞分化[ 6, 19]。

msc的一个主要类型的细胞用于再生治疗,骨髓和脂肪组织提取的主要网站。的多功能干细胞相互作用与维生素D3等各种因素和骨形态发生蛋白(bmp)和骨生长蛋白形成一个广泛的组织如骨骼和脂肪和软骨保持身体成分平衡( 20.]。

另一种类型的msc与牙髓组织DPSC。这些多能细胞可以分化为不同的细胞类型,如成骨细胞,成牙质细胞,成纤维细胞,内层,成神经细胞,脂肪细胞,成肌细胞 21- - - - - - 23]。DPSCs是msc的另一个来源,可用于再生和组织工程流程来治疗各种骨缺陷由于先天畸形和肿瘤、创伤、和老年性骨质疏松症 24, 25]。

利用Oral-derived干细胞与特定的生物材料在众多目前组织工程流程( 26- - - - - - 28]。

针对机械破坏、退化和侵蚀,据报道,DPSCs可以分化成odontoblast-like牙质细胞和形式。

已经表明,DPSCs可以分化成odontoblast-like牙质形成细胞响应中断,退化和机械侵蚀。事实上,各种研究表明,机械应力可以影响DPSC行为( 29日, 30.]。odontoblast-like细胞的分化和形成来源于DPSCs取决于环境信号转导由物理和化学兴奋剂( 29日, 31日]。

作为脂溶性secosteroid,维生素D是重要的改善吸收的钙,磷,镁,锌和铁。一群维生素D3代谢物调控骨的体内平衡和重构。最活跃的形式的维生素D3骨化三醇,具有至关重要的作用在身体的生理机能包括促进正常的骨骼生长和改善神经肌肉和免疫反应。骨化三醇的最重要的作用是维持的平衡calcium-phosphorus影响骨骼健康也对钙化(至关重要 32- - - - - - 34]。

人类msc的骨化三醇诱导成骨细胞的分化。这个过程可以由高山活动增加或评估 骨钙素(OCN)基因表达水平( 35]。

考虑的非常重要的效应骨化三醇在骨化和刺激干细胞向成骨和姜黄素作为一个有用的和广泛使用的影响植物衍生物及其影响在间充质干细胞成骨的刺激,在这项研究中,我们决定评估姜黄素的影响,它们的骨化三醇,组合DPSCs早期成骨分化。

 2。材料和方法 2.1。材料制备

骨化三醇的制备(1,25-dihydroxyvitamin D3)和姜黄素的解决方案,粉的骨化三醇(Rocaltrol™,罗氏,曼海姆,德国)溶解在乙醇(1 μ克/ μ左)和粉末的姜黄素(Sigma-Aldrich、Steinheim、德国)溶解在DMSO (10 μ克/ μl)。

 2.2。细胞培养

人类DPSCs公司实现从Shaid Beheshti医学院在伊朗,提取影响的智齿。细胞在DMEM培养补充10%胎牛血清(的边后卫)和1% /青霉素和链霉素孵化有限公司为5%2在37°C。

 2.3。细胞生存和增殖试验

在这项研究中,对姜黄素和骨化三醇效果评估可行性和扩散DPSCs使用MTT试验。细胞培养在96 -孔板(5000个细胞/)和姜黄素处理,溶解在DMSO溶液,浓度的0.5,1,2.5,5、10和15 μM,在1、2、3、7天。实验同时为骨化三醇浓度的2.5,5、10、25、50、100 μ姜黄素的结合m .可行性评估(0.5、1、2.5和5 μ米)与骨化三醇(10 nM) 7天后孵化完成的。治疗时间后,清洗和孵化200执行 μl MTT的解决方案(0.5毫克/毫升)4小时37°C和远离光线。经过这一次,上面的解决方案是提取和200年 μl的DMSO溶液添加到每个好,放在瓶15分钟。然后,他们吸光度在570海里是由板的读者阅读和活细胞的百分比是评估通过比较控制(细胞生长没有姜黄素和骨化三醇)。所有的测试进行了三个复制。MTT实验姜黄素的结合(0.5、1、2.5和5 μM)和骨化三醇(10 nM),适当浓度的两个(没有毒性作用的浓度,但有一个增殖效果)。

 2.4。人类DPSCs成骨分化诱导

人类DPSCs暴露在成骨分化媒体: αmem培养基补充100国际单位/毫升青霉素,100 μg / ml链霉素,10 nM地塞米松和0.2毫米L-ascorbyl-2-phosphate钠,10毫米 β甘油磷酸,10%的边后卫(Gibco,宏伟的岛,纽约)。分化培养基是每三天更新。

姜黄素(0.5 μ米)和骨化三醇(10 nM)单独和相互结合细胞分化培养基。高山的基因表达水平和活动在7天测定。

 2.5。RT实时聚合酶链反应

我们使用了RiboEx试剂(GeneAll、韩国)提取细胞总RNA在指定的时间间隔。互补,被从提取的rna逆转录(索利斯生物因素、塔尔图、爱沙尼亚)根据制造商的协议。

为了进行定量实时PCR,我们使用SYBR绿色dye-based检测技术(索利斯生物因素、爱沙尼亚),一式三份样品,和系列稀释控制cDNA创建每个基因表达的标准曲线。

特定的引物是利用包含: 高山转发:5 ′ -GACCCTTGACCCCCACAAT-3 ′ 反向:5 ′ -GCTCGTACTGCATGTCCCCT-3 ′ 和 GAPDH转发:5 ′ -AGCCACATCGCTCAGACAC-3 ′ 反向:5 ′ -GCCCAATACGACCAAATCC-3 ′ 。

结果正常化的表达式 GAPDH。

 2.6。高山活动分析

7天的治疗后,细胞生长在成骨的媒体在250年被提取并resuspended μl文化上层清液;然后,超声波破碎机用于细胞破裂。其次是离心分离,上层清液的细胞用于量化的高山活动通过一个特殊的检测设备(南京建成生物工程研究所、南京)和分光光度计(Bio-Rad大力神,CA)波长520 nm。相对高山活动规范化的蛋白质浓度。

 3所示。结果

我们分析了DPSC可行性与姜黄素治疗后MTT测定扩散。(图 1(一))。在24、48和72小时的潜伏期,细胞生存能力是姜黄素低浓度显著增加(0.5和1 μ米)( P < 0.05 ),以及它们之间没有显著差异。然而,在高浓度细胞生存能力显著下降(5、10和15 μ米)( P < 0.05 )。

(a)的可行性DPSCs与姜黄素治疗后24、48、72 h和7天。(b)的可行性DPSCs与骨化三醇治疗后24、48、72 h和7天。

同时,我们分析了DPSC可行性与骨化三醇治疗后(图 1 (b))。在24、48和72小时和7天的孵化与骨化三醇浓度的细胞生存能力显著增加10 nM ( P < 0.05 )。然而,细胞生存能力不是在所有浓度显著降低( P < 0.05 )。

MTT试验结果评估姜黄素的细胞毒性和骨化三醇显示7天的结合这两种物质在浓度的0.5和1 μM姜黄素和10 nM骨化三醇没有毒性作用引起牙髓干细胞,但增加这些细胞(图的增长 2)。换句话说,10 nM骨化三醇的组合和0.5和1 μ姜黄素对DPSCs有增殖作用( P < 0.05 )。同样,在7天的暴露DPSCs 10 nM骨化三醇、5 μ姜黄素,DPSCs毒性作用。

姜黄素的可行性和骨化三醇组合在7天。

的结果 高山基因表达在DPSCs暴露于0.5 μ姜黄素,它们的10 nM骨化三醇,组合显示显著增加7天 高山基因表达与对照组( P < 0.05 )(图 3)。

高山基因表达在DPSCs姜黄素的结合和骨化三醇治疗7天。

高山活动测试的结果在DPSCs 0.5处理 μ姜黄素,它们的10 nM骨化三醇,组合显示显著增加7天的高山活动相比,对照组( P < 0.05 )(图 4)。

高山DPSCs用姜黄素治疗酶活性,骨化三醇,在7天的结合。

 4所示。讨论

DPSCs在组织工程骨再生利用,已成功在骨质疏松症。而研究表明,DPSCs提高骨再生 在体外和 在活的有机体内然而,大规模的骨形成DPSC-based疗法仍在调查( 36]。有必要找到一种方法来重置DPSC功能广泛的临床应用。有证据表明,姜黄素和骨化三醇在干细胞矿化可能发挥作用,因此本研究提供了一个新的策略来增加分化和诱导DPSC矿化 37- - - - - - 39]。

本研究的结果展示,骨化三醇对DPSCs没有毒性作用浓度和测试时间(除了在72小时的浓度100海里)。这些结果还表明骨化三醇造成DPSCs的生长和扩散。维生素D是一个重要的骨代谢和发展的监管机构,参与钙稳态和显著增加骨的形成牙槽骨的吸收性区域。维生素D可以增强支持牙齿矫正治疗后组织的修复。此外,维生素D的活性形式已被证明在骨组织中发挥非常重要的作用,因为它既能诱导骨形成和再吸收和调节骨翻在成骨细胞和破骨细胞( 40]。维生素D受体直接影响成骨细胞的出勤率,但这些效果取决于治疗的剂量和时间和成骨细胞的起源。维生素D主要刺激人类的矿化和分化成骨细胞( 41]。

研究霁et al .,诱导成骨分化的干细胞活性的人类牙周韧带骨化三醇起源的调查。结果表明,减少细胞增殖与对照组相比没有发生在不同浓度(0.01,1到10海里)24、48和72小时( 42]。王等人研究的影响骨化三醇(0.01和0.02海里)对成骨细胞7到14天,报道显著增加成骨细胞生存( 43]。

相反的另一项研究使用维生素D-treated等MC3T3-E1细胞成骨细胞增殖率的增加。然而,增加的表达与细胞分化有关的指标也发现( 44]。最近发现在我们的研究中获得的结果是一致的,因为在目前的研究中,骨化三醇的加入没有抑制细胞生长和增殖。因此,维生素D的行为是直接依赖于剂量并导致成骨分化的干细胞。然而,根据环境条件,细胞的浓度和类型也可能导致细胞增殖显著变化。

在这项研究中,肝癌和姜黄素的细胞毒性试验表明,姜黄素在低浓度(0.5和1)24、48、72小时没有DPSCs毒性作用,但浓度的5、10和15 μM,姜黄素在牙髓干细胞的毒性作用。姜黄素可能通过调节氧化应激产生细胞毒性的影响等参数oxygen-reactive物种,和抗氧化基因的表达时间和剂量依赖性的方式。本研究的结果还表明,0.5的结合 μ姜黄素和10 nM骨化三醇7天没有对牙髓干细胞毒性作用,但增加了这些细胞的生长。然而,与此同时,暴露DPSCs和姜黄素的浓度增加到5 μM显示毒性作用。适当的剂量和时间被用来测量所得结果 高山基因表达和活动。虽然是最近没有一个专业的标志DPSC分化,一些标记的表达是为了研究分化过程。评估分化是由评估一些特定基因的表达。DPSCs已报告表达典型成骨细胞的标记包括高山,骨桥蛋白(OPN)和胶原蛋白I型(I)上校和能产生矿物osteoblast-like细胞矩阵( 45]。然而,高山是一种更普遍蛋白,参与骨生成和细胞外基质矿化。

众多研究表明,这种物质是成骨分化的早期检测,标记基因的表达和蛋白质的高山大大增加在分化到骨头,因此明显与矿化有关的活动。经过两天的刺激,高山mRNA水平提高与成骨分化的过程。此外,高山是一种胞外酶,参与在矿物分化和无机磷酸盐的释放,因此,是骨代谢的一个重要标志 46]。因此,在这项研究中,高山酶的基因和活动DPSCs姜黄素和骨化三醇治疗。本研究的结果表明, 高山基因表达和活动在DPSCs接受0.5 μ姜黄素,10 nM的胆固醇,在7天的组合显示对照组相比显著增加( P < 0.05 )。

研究表明,姜黄素增加干细胞的成骨分化。这些结果证明了基因表达或高山活动水平测试。儿子et al。这项研究,研究了姜黄素的细胞毒性和C3H10T1/2成骨的标记的表达间充质干细胞,发现姜黄素的表达增加 高山和 OCN基因,随后分化C3H10T1/2细胞。姜黄素还在内质网轻度压力引起的,如BMP2在成骨细胞细胞的功能 47]。尽管curcumin-induced成骨细胞的分化研究,没有报告的机制在分子水平上。

骨化三醇单独增加酶结合姜黄素。这些发现表明,姜黄素可以诱导成骨分化早期DPSCs骨化三醇等骨生成的强有力的兴奋剂。

本研究有一些局限性,我们没有评估其他的表达成骨的或牙原性的标记,如DSPP, RUNX2, OCN,因为评估他们需要很长的治疗时间(21天),但我们可以把细胞只有一个星期。另一个限制包括体内实验的缺乏;因此,进一步的研究在未来通过动物模型是必不可少的。

 5。结论

高山的增加活动和高山的表达显示的upregulation姜黄素和骨化三醇表明他们可能支持DPSCs的分化。然而,其他的表达成骨或牙原性的标记不是评估因此需要进一步的研究来证实其对骨的影响/牙原性的分化。

由于姜黄素的积极作用和骨化三醇在DPSCs高山活动和基因表达,这些材料可以选择在骨骼和牙齿组织工程支架的成分。此外,姜黄素是一种活性草本成分,是廉价和可用,可以替代骨化三醇刺激骨骼的。它也可以用于材料的设计增加骨化,如引导骨再生(GBR)。

本研究的关键信息包括以下几点:(1)姜黄素单独或结合骨化三醇高山活动增加和osteoblast-specific mRNA的表达 高山DPSCs在成骨培养基培养时,(2)骨化三醇单独增加酶结合姜黄素多,(3)这些研究结果表明,姜黄素可以诱导成骨分化早期DPSCs骨化三醇等骨生成的强有力的兴奋剂,和(4) 在体外和 在活的有机体内研究需要证实他们对骨的影响/牙原性的分化。

 数据可用性

所需的原始/处理数据复制这些结果可按照客户要求定制。

 伦理批准

本研究伦理委员会批准的大不里士大学的医学科学(IR.TBZMED.REC.1398.342)。

 的利益冲突

作者宣布,没有利益冲突。

 确认

这是根据一项研究论文题为“骨化三醇的影响以及姜黄素在牙髓干细胞的分化”,论文数量:62100,由校长为研究(VCR)的大不里士大学医学科学(TUOMS)。

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