Wpływ poli(ε-kaprolaktonu) na ekspresję i aktywność fosfatazy alkalicznej w ludzkich komórkach osteogennych

• Autorzy: Leszczyńska J. , Wójtowicz J. , Olkowski R. , Komasa J. , Ulański P. , Lewandowska-Szumieł M.

Warianty tytułu

EN

The effect of poly(ε-caprolactone) on the expression and activity of alkaline phosphatase in human osteogenic cells

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Poli(ε-kaprolakton) jest materiałem wykorzystywanym jako rusztowanie dla komórek w inżynierii tkankowej kości. Na podstawie danych z literatury oraz naszych własnych badań nad reakcją komórek osteogennych na bezpośredni kontakt z poli(ε-kaprolaktonem) można przypuszczać, iż materiał ten może wpływać na poziom markerów różnicowania komórek w kierunku osteoblastów. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu poli(ε-kaprolaktonu) na ekspresję oraz aktywność wczesnego markera procesu różnicowania komórek osteogennych, jakim jest fosfataza zasadowa. Przy użyciu reakcji łańcuchowej polimerazy DNA z analizą ilości produktu w czasie rzeczywistym (real-time PCR) analizowano ekspresję genu fosfatazy zasadowej natomiast aktywność enzymu oznaczono kolorymetrycznym testem firmy Sigma. Otrzymane wyniki wskazują, iż kontakt ludzkich osteoblastów z powierzchnią poli(ε-kaprolaktonu) powoduje podwyższoną ekspresję genu fosfatazy zasadowej oraz podwyższoną aktywność tego enzymu. Fosfataza zasadowa nie jest specyficznym markerem osteoblastów, jednakże jej podwyższony poziom towarzyszy wczesnym etapom różnicowania w kierunku fenotypu komórek osteogennych. Uzyskane wyniki uzasadniają podjęcie dalszych badań nad możliwym wpływem poli(ε-kaprolaktonu) na różnicowanie osteoblastów.

EN

Poly(ε-caprolactone) is a material used as a scaffold for cells in bone tissue engineering. On the basis of data from literature as well as own research it was concluded that this material can influence the levels of markers of cell differentiation towards osteoblasts. The aim of this paper was to investigate the effect of poly(ε-caprolactone) on the expression and the activity of the early marker of the cell osteogenic differentiation process – alkaline phosphatase (ALP). Using the quantitative real time polymerase chain reaction (real-time PCR) gene expression of the alkaline phosphatase was analyzed; however, the activity of the enzyme was determined with colorimetric assay from the Sigma company. The obtained results indicated that the contact of human osteoblasts with the surface of poly(ε-caprolactone) causes an increased gene expression of alkaline phosphatase and an increased activity of this enzyme. Although a high level of ALP does not prove the PCL influence on the osteogenic differentiation of cells into mature osteoblasts, because this enzyme is a non-specific marker of the differentiation process. The obtained results justify undertaking further studies on the possible impact of poly(ε-caprolactone) on osteoblast differentiation.

Słowa kluczowe

PL

poli(ε-kaprolakton); osteoblasty; fosfataza zasadowa; różnicowanie

EN

poly(ε-caprolactone); osteoblasts; alkaline phosphatase; differentiation

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 14, no. 103
• Strony: 13--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr.

Twórcy

autor

Leszczyńska J.

• Zakład Biofizyki i Fizjologii Człowieka, Warszawski Uniwersytet Medyczny, ul. Chałubińskiego 5, 02-004 Warszawa

autor

Wójtowicz J.

• Zakład Biofizyki i Fizjologii Człowieka, Warszawski Uniwersytet Medyczny, ul. Chałubińskiego 5, 02-004 Warszawa

autor

Olkowski R.

• Zakład Biofizyki i Fizjologii Człowieka, Warszawski Uniwersytet Medyczny, ul. Chałubińskiego 5, 02-004 Warszawa

autor

Komasa J.

• Międzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej, Wydział Chemiczny, Politechnika Łódzka, ul. Wróblewskiego 15, 93-590 Łódź

autor

Ulański P.

• Międzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej, Wydział Chemiczny, Politechnika Łódzka, ul. Wróblewskiego 15, 93-590 Łódź

autor

Lewandowska-Szumieł M.

• Zakład Biofizyki i Fizjologii Człowieka, Warszawski Uniwersytet Medyczny, ul. Chałubińskiego 5, 02-004 Warszawa

Bibliografia

• [1] Roosa S.M., Kemppainen J.M., Moffitt E.N., Krebsbach P.H., Hollister S.J.: The pore size of polycaprolactone scaffolds has limited influence on bone regeneration in an in vivo model. Journal of Biomedical Materials Research 92 (2010) 359-68.
• [2] Schuckert K.H., Jopp S., Teoh S.H.: Mandibular Defect Reconstruction Using Three-Dimensional Polycaprolactone Scaffold in Combination with Platelet-Rich Plasma and Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein-2: De Novo Synthesis of Bone in a Single Case. Tissue Engineering 15 (2009) 493-499.
• [3] Aronin C.E,. Cooper J.A,. Sefcik L.S, Tholpady S.S., Ogle R.C., Botchwey E.A.: Osteogenic differentiation of dura mater stem cells cultured in vitro on three-dimensional porous scaffolds of poly(ε-caprolactone) fabricated via co-extrusion and gas foaming. Acta Biomaterialia 4 (2008) 1187-1197.
• [4] Zreiqat H., Ramaswamy Y., Wu C., Paschalidis A., Lu Z., James B., Birke O., McDonald M., Little D., Dunstan C.R.: The incorporation of strontium and zinc into a calcium–silicon ceramic for bone tissue engineering. Biomaterials 31 (2010) 3175-3184.
• [5] Reed C.R., Han L., Andrady A., Caballero M., Jack M.C., Collins J.B., Saba S.C., Loboa E.G., Cairns B.A., Aalst J.A.: Composite tissue engineering on polycaprolactone nanofiber scaffolds. Annals of Plastic Surgery 62 (2009) 505-512.
• [6] Woźniak P., Bil M., Ryszkowska J., Wychowański P., Wróbel E., Ratajska A., Hoser G., Przybylski J., Kurzydłowski K.J., Lewandowska-Szumieł M.: Candidate bone-tissue-engineered product based on human-bone-derived cells and polyurethane scaffold. Acta Biomaterialia 6 (2010) 2484-2493.
• [7] Causa F., Netti P.A., Ambrosio L., Ciapetti G., Baldini N., Pagani S., Martini D., Giunti A.: Poly-ε-caprolactone/hydroxyapatite composites for bone regeneration: in vitro characterization and human osteoblast response. Journal of Biomedical Materials Research 76A (2006) 151-162.
• [8] Gallagher J.A., Gundle R., Beresford J.N.: Isolation and culture of bone-forming cells (osteoblasts) from human bone. Methods in Molecular Medicine 2 (1996) 233-62.
• [9] Kudelska-Mazur D., Lewandowska-Szumieł M., Mazur M., Komender J.: Osteogenic cell contact with biomaterials influences phenotype expression. Cell and Tissue Banking 6 (2005) 55–64.
• [10] Owen T.A., Aronow M., Shalhoub V., Barone L.M., Wilming L., Tassinari M.S, Kennedy M.B, Pockwinse S, Lian J.B., Stein G.S.: Progressive development of the rat osteoblast phenotype in vitro: reciprocal relationships in expression of genes associated with osteoblast proliferation and differentiation during formation of the bone extracellular matrix. Journal of Cellular Physiology 143 (1990) 420-430.
• [11] Quarles L.D., Yohay D.A., Lever L.W., Caton R., Wenstrup R.J.: Distinct proliferative and differentiated stages of murine MC3T3-E1 cells in culture: an in vitro model of osteoblast development. Journal of Bone and Mineral Research 7 (1992) 683-692.
• [12] Whited B.M., Whitney J.R., Hofmann M.C., Xu Y., Rylander M.N.: Pre-osteoblast infiltration and differentiation in highly porous apatite-coated PLLA electrospun scaffolds. Biomaterials 32 (2011) 2294-2304.