Zum Anzeigen dieser Inhalte ist ein JoVE-Abonnement erforderlich. Melden Sie sich an oder starten Sie Ihre kostenlose Testversion.
Method Article
Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll, um die mRNA Ausdruck Biomarker der Knochenhaut-abgeleitete Zellen (PDCs) durch Vitamin C (Vitamin C) und 1,25-Dihydroxy Vitamin D [1,25-(OH)2D3] induzierte untersuchen. Darüber hinaus bewerten wir die Fähigkeit des PDCs, in Osteozyten, Chondrozyten und Adipozyten differenzieren.
Mesenchymaler Stammzellen (MSCs) sind in einer Vielzahl von Geweben und in zahlreichen Zelltypen, einschließlich Osteoblasten differenzieren. Unter den dental Quellen von MSCs ist der Knochenhaut eine leicht zugängliche Gewebe, die MSCs im Kambium Layer enthalten identifiziert wurde. Allerdings hat diese Quelle noch nicht umfassend untersucht.
Vitamin D3 und 1,25-(OH)2D3 wurden nachgewiesen in Vitro Differenzierung von MSCs in Osteoblasten stimulieren. Darüber hinaus fördert Vitamin C Kollagen-Bildung und Knochen Zellwachstum. Jedoch ist keine Studie die Wirkung von Vitamin D3 und Vitamin C auf MSCs noch untersucht.
Hier präsentieren wir eine Methode der MSCs aus menschlichen alveoläre Periost zu isolieren und untersuchen die Hypothese, dass 1,25-(OH)2D3 Osteoinduktiv Auswirkungen auf diese Zellen ausüben kann. Wir untersuchen das Vorhandensein von MSCs in der menschlichen alveoläre Knochenhaut und Stammzell-Adhäsion und Verbreitung zu bewerten. Zu beurteilen, die Fähigkeit von Vitamin C (als Kontrolle) und verschiedenen Konzentrationen von 1,25-(OH)2D3 (10−10, 10−910−8und 10−7 M), wichtige mRNA Biomarker in zu ändern isolierte MSCs mRNA Expression der alkalischen Phosphatase (ALP), bone Sialoprotein (BSP), Kern-bindende Faktor Alpha-1 (CBFA1), Kollagen-1 und Osteocalcin (OCN) sind mit Real-Time Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) gemessen.
Obwohl zahlreiche relevante Techniken in den letzten Jahren entwickelt wurden, Knochen Sie Wiederaufbau bleibt durch mehrere Einschränkungen begrenzt, und schätzen, dass das Ausmaß des notwendigen Wiederaufbaus oft unmöglich ist. Hartgewebe Augmentation ist erforderlich, um ästhetische und funktionelle Ziele zusätzlich eine günstige langfristige Erfolgsquote zu erreichen. Üblichen Methoden für solche Verfahren gehören autologen und allogenen Knochentransplantation, Xenografting und alloplastischer Knochentransplantation. Unter den verschiedenen Arten von Knochentransplantat gelten autogene Knochentransplantate am effektivsten. Jedoch wurden Spender Website Morbidität, kompromittierte Vaskularität und begrenzte Gewebe Verfügbarkeit1 wesentliche Nachteile für autogene Knochentransplantation. Darüber hinaus wurden allogene Knochentransplantate und Xenotransplantate mit Übertragung von Krankheiten in Verbindung gebracht. Derzeit sind synthetische Knochentransplantate verbreitet, diese Probleme zu lösen. Jedoch mit ihrer mangelnden osteogene Potenzial, haben klinische Ergebnisse unterschiedlich. Materialien wie Zellulose sind verbunden mit Volumen Fluktuation, Infektion und ein Mangel an Stärke.
Knochenaugmentation mit Gewebetechnik hat großes Interesse hervorgerufen. In dieser Technik werden mesenchymaler Stammzellen (MSCs) zunächst zur Osteoblasten Differenzierung fördern die sind dann auf der Website der Verlust von Knochen zu Knochen Reparatur verpflanzt. Dieses Verfahren ist derzeit in der Zelltherapie. Knochenaufbau zu erreichen, indem Sie eine begrenzte Menge an Gewebe zu extrahieren ist einfacher und weniger invasiv im Vergleich mit anderen Methoden.
Die potenzielle Rolle von MSCs als Werkzeug für zellbasierte Therapien, die darauf abzielen, dental Regeneration ist das aufkommende Interesse unter verschiedenen Forschungsgruppen. Studien haben bestätigt, dass MSCs aus den folgenden Arten von Gewebe unterschieden werden können: Knochenmark, adipös, synovial Membrane, Pericyte, trabekulären Knochen, menschlichen Nabelschnur und zahngewebe2,3. Häufige Quellen von MSCs sind Knochenmark und Fettgewebe zahngewebe. Verglichen mit MSCs aus Fettgewebe und Knochenmark abgeleitet, sind die Vorteile von zahnärztlichen Stammzellen leichte Erreichbarkeit und weniger Morbidität nach der Ernte. Im Vergleich zu embryonalen Stammzellen, MSCs aus zahngewebe abgeleitet erscheinen nonimmunogenic und komplexe ethische Bedenken3zugeordnet sind.
Im Jahr 2006, der internationalen Gesellschaft für zelluläre Therapie empfohlen mit folgenden Normen zu MSCs identifizieren: Erstens MSCs muß Befestigung an Kunststoff. Zweitens müssen MSCs für den Oberflächenantigenen CD105, CD73 und CD90 positiv und negativ für die Marker für Monozyten, Makrophagen und B-Zellen neben der hämatopoetischen Antigene CD45 und CD344sein. Als letzte Kriterium, MSCs muss in der Lage, sich in die folgenden drei Arten von Zellen unter normalen Bedingungen in Vitro Differenzierung differenzieren: Osteoblasten, Adipozyten und Chondrozyten4. Bisher haben sechs Typen von humanen zahnmedizinische Stammzellen isoliert und charakterisiert. Die erste Art wurde isoliert aus menschlichen Pulpagewebe und postnatale Zahnpulpa Stammzellen5bezeichnet. Anschließend drei weitere Arten von dental MSCs wurden isoliert und charakterisiert: Stammzellen aus abgestoßene Milchzähne6, die Wurzelhaut7und der apikalen Papille8. Vor kurzem wurden auch zahnmedizinische Follikel abgeleitet9, gingival Gewebe abgeleitet10, dental Knospe Stamm cells(DBSCs)11und periapikalen Zyste MSCs (hPCy-MSCs)12 festgestellt.
Friedenstein war der erste, MSCs13zu definieren. MSCs weisen eine hohe Verbreitung potenzieller und manipuliert werden, um vor verpflanzt wird, zu unterscheiden was darauf hindeutet, dass sie ideale Kandidaten für regenerative Verfahren10sind.
Obwohl die meisten Studien als eine Quelle von Stammzellen des Knochenmarks verwendet, Periost-abgeleitete Zellen (PDCs) wurden ebenfalls vor kurzem14verwendet. Das Periost ist leichter zugänglich als Knochenmark ist. Deshalb verwenden wir bei dieser Technik, alveoläre Periost, weitere Einschnitte bei der Operation überflüssig und postoperativen Morbidität bei Patienten zu reduzieren. Das Periost ist das Bindegewebe, das bildet die äußeren Auskleidung der langen Knochen und besteht aus zwei unterschiedlichen Schichten: die äußere Faserschicht bestehend aus Fibroblasten, Kollagen und elastischen Fasern15, und die innere Zelle-reiche Kambium Schicht in direktem Kontakt mit der Knochenoberfläche. Die Kambium Schicht enthält eine gemischten Zellpopulation in erster Linie Fibroblasten16, Osteoblasten17, perizyten18und einer kritischen Subpopulation identifiziert als MSCs19,20,21. Die meisten Studien haben berichtet, dass PDCs sind vergleichbar, wenn nicht überlegen, Knochenmark-Stammzellen (bMSCs) im Knochen Heilung und Regeneration22,23,24. Das Periost ist leicht zugänglich und zeigt hervorragende regenerative Wirkung. Jedoch haben einige Studien auf die Knochenhaut25,26,27konzentriert.
Über Knochen-Reparatur beinhaltet die aktuelle klinische Praxis die Transplantation von periostalen Vorläuferzellen in unterstützende Gerüste verstärkt. Neuere Studien konzentrierten sich auf Erwerb von Stammzellen in defekten Regionen und Vorläuferzellen für Tissue Regeneration20beschäftigt. Zahnärzte rechnen auch zukünftige Anwendung der parodontalen Knochenregeneration in parodontale Behandlungen und Zahnimplantate. Bezüglich der Entnahmestelle der Knochenhaut leicht durch allgemeine Zahnärzte geerntet werden kann. Günstig im Vergleich gegen Stromazellen Knochenmarkzellen, wie das Periost während routinemäßiger Oralchirurgie zugegriffen werden kann. Somit ist das Ziel dieser Studie, ein Protokoll für die Ernte PDCs zu etablieren und zur Beurteilung der Morphologie, Anlage, Rentabilität und Proliferation von Stammzellen menschlichen Periost.
Vitamin D-Metaboliten der in Vivo Knochen-Mineral dynamischen Gleichgewicht beeinträchtigen. Eine Studie berichtete, dass die 24R,25-(OH)2D3 aktive Form von Vitamin D für die osteoblastischen Differenzierung der menschlichen MSCs (hMSCs)28unerlässlich. Knochen-Homöostase und Reparatur sind durch ein Netz von Vitamin D3 Metaboliten geregelt welche, die 1,25-(Oh)2D3 (Calcitriol) das biologisch aktive und relevant bei der Regulierung der Knochengesundheit ist. Vitamin D3 ist essentiell für Verkalkung29. In einer Studie mit 2-d-alte Kunming weiße Mäuse Embryoid Körper in den Mäusen gezeigt, dass Vitamin C und Vitamin D-Präparate wirksam die Differenzierung der Osteoblasten ESC abgeleitet30gefördert. Unter seinen anderen biologischen Aktivitäten stimuliert 1,25-(OH)2D3 die in Vitro Differenzierung von hMSCs zu Osteoblasten, die überwacht werden können, basierend auf dem Vormarsch in Enzym-Aktivität der alkalischen Phosphatase (ALP) oder OCN gen Ausdruck.
Einige Studien haben eine Dosis-Wirkungs-Beziehung von kombinierten Behandlungen mit Vitamin C und 1,25-(OH)2D3 im menschlichen PDCs mit besonderem Schwerpunkt auf Knochen Gewebe-Engineering entdeckt. In dieser Studie untersuchen wir daher die optimalen Konzentrationen für die einzelnen oder kombinierten Behandlung von 1,25-(OH)2D3 und Vitamin C zur Induktion osteogene Differenzierung der menschlichen PDCs. Das Ziel dieses Protokolls ist es, festzustellen, ob eine Zellpopulation, die isoliert von der zahnärztlichen alveoläre Knochenhaut Zellen mit einer MSC-Phänotyp und ob diese Zellen in Kultur (in Vitro) erweitert und differenziert enthält, um das gewünschte Gewebe bilden . Darüber hinaus bewerten wir die Fähigkeit des PDCs, in Osteozyten, Chondrozyten und Adipozyten differenzieren. Der zweite Teil der Studie bewertet die Auswirkungen von Vitamin C und 10−10, 10−9, 10−8und 10−7 M 1,25-(OH)2D3 auf die knochenbildenden Aktivität des PDCs. Das primäre Ziel dieser Studie ist es, die Funktionen von Vitamin C und 1,25-(OH)2D3 zu bewerten, während die osteoblastischen Differenzierung des PDCs nach ALP Aktivität und Pro-osteogene Gene, wie ALP, Kollagen-1, OCN, BSP und CBFA1. Darüber hinaus bestimmt dieser Studie die optimale Osteoinduktiv Bedingungen für menschliche PDCs aufbauend auf diesen Erkenntnissen.
Das Studienprotokoll wurde von der institutionellen Review Board der Chang Gung Memorial Hospital genehmigt. Allen Teilnehmern zur Verfügung gestellt schriftliche Einwilligungserklärung.
(1) Gewebe-Vorbereitung
2. die Durchflusszytometrie
3. Handy-Anlage und Rentabilität mit knochenbildenden, Adipogenen und Chondrogenic Differenzierung
Differenzierung in den Zellen zu induzieren osteogene, adipogenen und Chondrogenic Linien durch Kultivierung der periostalen Zellen in allen drei Durchgängen auf sechs-Well-Platten mit spezifischen Differenzierung Medien.
4. Auswirkungen von 25-Dihydroxyvitamin D3 (1,25-(OH)2D3) auf Osteogenesis
(5) reverse Transkription/Quantitative Real-Time Polymerase-Kettenreaktion
(6) alkalische Phosphatase-Aktivität
Für alle quantitativen Assays werden die Daten als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) dargestellt. Alle statistischen Analysen wurden durchgeführt mit der Student t-test. Insgesamt 34 Proben stammen, wobei das Durchschnittsalter der Teilnehmer von 48,1 ± 12,3 y. elf dieser Proben wurden von männlichen Patienten und 23 von weiblichen Patienten erhalten. Achtundzwanzig Proben stammen aus den Molaren Regionen und sechs aus den vorderen Regionen; 26 wurden von den Oberkiefer u...
Eine neu entwickelte therapeutische Modalität, nämlich Gewebetechnik mit MSCs, hat zahlreiche Vorteile. MSCs, die in verschiedenen Gewebetypen vorhanden sind, sind multipotente Zellen, die in einer Vielzahl von Funktionsgewebe mesodermalen Zellen37 differenzieren können und andere Zellen wie Osteoblasten.
Das Periost dient als eine Nische für Vorläuferzellen und als reiche Gefäßsystem Lieferung für die Knochen umhüllt es38. In unserer St...
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Das Studienprotokoll wurde von Institutional Review Board für klinische Forschung der Chang Gung Memorial Hospital (IRB99-1828B, 100-3019 C 99-3814B, 102-1619 C, 101-4728B und 103-4223 C) zugelassen. Diese Studie wurde unterstützt durch Chang Gung Memorial Hospital (CMRPG392071, CMRPG3A1141, CMRPG3A1142 und NMRPG3C0151). Dieses Manuskript wurde von Wallace wissenschaftliche Bearbeitung bearbeitet.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.25% trypsin-EDTA | Gibco | 25200-056 | |
2-phospho-L-ascorbic acidtrisodium salt | Sigma | 49752 | |
35-mm culture dishes | Corning | 430165 | |
3-isobutyl-1-methylxanthine | Sigma | I5879 | |
6 well plate | Corning | 3516 | |
Alkaline phosphatase | ABI | Hs01029144_m1 | |
Alkaline Phosphatase Activity Colorimetric Assay Kit | BioVision | K412-500 | |
avian myeloblastosis virus reverse transcriptase | Roche | 10109118001 | |
CD146 | BD | 561013 | |
CD19 | BD | 560994 | |
CD34 | BD | 560942 | |
CD44 | BD | 561858 | |
CD45 | BD | 561088 | |
CD73 | BD | 561014 | |
CD90 | BD | 561974 | |
Cell banker1 | ZEAOAQ | 11888 | |
core binding factor alpha-1 | ABI | Hs00231692_m1 | |
dexamethasone | Sigma | D4902 | |
DPBS | Gibco | 14190250 | |
FBS | Gibco | 26140-079 | |
GAPDH | ABI | Hs99999905_m1 | |
HLA-DR | BD | 562008 | |
indomethacin | Sigma | I7378 | |
insulin | sigma | 91077C | |
insulin–transferrin–selenium-A | Sigma | I1884 | |
MicroAmp Fast 96 well reaction plate(0.1ml) | Life | 4346907 | |
MicroAmp optical adhesive film | Life | 4311971 | |
Minimum Essential Medium 1X Alpha Modification | HyClone | SH30265.02 | |
Penicillin/Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Permeabilization buffer | eBioscience | 00-8333-56 | |
Sodium pyruvate | Gibco | 11360070 | |
STRO-1 | BioLegend | 340103 | |
SYBER Green PCR Master Mix | AppliedBiosystems | 4309155 | |
TaqMan Master Mix | Life | 4304437 | |
transforming growth factor-β | Sigma | T7039 | |
Trizol reagent (for RNA isolation) | Life | 15596018 | |
β-glycerophosphate | Sigma | G9422 | |
collagen-1 | Invitrogen | forward primer 5' CCTCAAGGGCTCCAACGAG-3 | |
reverse primer 5'-TCAATCACTGTCTTGCCCCA-3' | |||
OCN | Invitrogen | forward primer 5'-GTGCAGCCTTTGTGTCCAAG-3' | |
reverse primer 5'-GTCAGCCAACTCGTCACAGT-3' | |||
BSP | Invitrogen | forward primer 5' AAAGTGAGAACGGGGAACCT-3' | |
reverse primer 5'-GATGCAAAGCCAGAATGGAT-3' | |||
Commercial ALP primers | |||
Commercial CBFA1 primers |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten