IGFBP5は、JNKとErKのシグナル伝達経路を介して歯髄幹細胞の歯質形成能を増強する。

IGFBP5 enhances the dentinogenesis potential of dental pulp stem cells via JNK and ErK signaling pathways.

• Junling Hao
• Haoqing Yang
• Yangyang Cao
• Chen Zhang
• Zhipeng Fan

抄録

背景:

歯科 幹細胞移植は歯牙組織再生の新しい方法となっている。しかし、その分子機構は未だ解明されておらず、その応用には限界があります。これまでの研究では、インスリン様成長因子結合タンパク質5（IGFBP5）が歯根膜幹細胞の骨形成分化を促進し、歯周組織の再生を促進することを見出してきた。本研究では、IGFBP5が歯髄幹細胞（DPSCs）の歯質形成に及ぼす影響とそのメカニズムを明らかにすることを目的としている。

BACKGROUND: Dental Stem cell transplantation has become a new method for tooth tissue regeneration. However, its molecular mechanism of the dentinogenic differentiation is still unclear, limited its application. Our previous studies found that Insulin-like growth factor binding protein 5 (IGFBP5) can promote the osteogenic differentiation of periodontal ligament stem cells and the regeneration of periodontal tissues. This study aims to clarify the effect and mechanism of IGFBP5 on the dentinogenesis of dental pulp stem cells (DPSCs).

目的と方法:

レンチウイルスIGFBP5 shRNAを用いてIGFBP5をノックダウンした。そして、組換えヒトIGFBP5タンパク質（rhIGFBP5）をDPSCの治療に使用した。アルカリホスファターゼ(ALP)染色、アリザリンレッド染色、定量的カルシウム分析、リアルタイムRT-PCRおよびウェスタンブロットを用いて、歯質分化マーカーおよび関連するシグナル伝達経路を検出した。ヌードマウスへの移植は、生体内での象牙質再生を検出するために用いた。

OBJECTIVE AND METHODS: Lentiviral IGFBP5 shRNA was used to knockdown of IGFBP5. And recombinant human IGFBP5 protein (rhIGFBP5) was used to treat DPSCs. Alkaline phosphatase (ALP) staining, Alizarin red staining, quantitative calciumanalysis, Real time RT-PCR and Western Blot were used to detect dentinogenic differentiation markers and related signaling pathways. Transplantation in nude mice was used to detect the dentin regeneration in vivo.

研究成果:

IGFBP5の枯渇は、ALP活性とミネラル化を阻害し、DPSCsにおける骨・象牙原性分化マーカーBSP、DMP-1、DSPPの発現を低下させた。0.05ng/ml rhIGFBP5は、DPSCsにおけるALP活性、ミネラル化、BSP、DMP-1、DSPPの発現を促進した。また、0.05ng/mlのrhIGFBP5は、DPSCsが媒介する象牙質のような組織形成をin vivoで促進することができました。ウェスタンブロットの結果、IGFBP5はDPSCsのJNKおよびErkシグナル伝達経路を活性化することが示された。さらに、SP600125によるJNK経路の阻害により、p-JNKおよびp-Erkの発現が低下した。一方、PD98059によるErk経路の阻害では、p-Erkのみの発現が低下した。

RESULTS: Depletion of IGFBP5 inhibited ALP activity and the mineralization, reduced the expressions of osteo/dentinogenic differentiation markers BSP, DMP-1, and DSPP in DPSCs. 0.05ng/ml rhIGFBP5 promoted ALP activity, the mineralization, and the expressions of BSP, DMP-1, and DSPP in DPSCs. In addition, 0.05ng/ml rhIGFBP5 could promote DPSCs mediated dentin like tissues formation in vivo. Western blot results showed that IGFBP5 activated JNK and Erk signaling pathways in DPSCs. Furthermore, inhibition of JNK pathway by SP600125, the expression of p-JNK and p-Erk were reduced. While, inhibition of Erk pathway by PD98059, only p-Erk expression was decreased.

結論:

その結果、IGFBP5はJNKおよびErKシグナル伝達経路を介してDPSCの歯質形成分化および歯質形成能を促進する可能性があることが明らかになった。

CONCLUSIONS: Our results demonstrated that IGFBP5 could promote the dentinogenic differentiation and dentinogenesis potential of DPSCs via JNK and ErK signaling pathways.

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