一酸化窒素は、歯周靭帯幹細胞のJNK/MAPKシグナル伝達経路を介した骨芽細胞と脂肪細胞系統の分化のバランスをとります

背景：歯周組織で再生を受ける重要な組織は間葉系起源です。したがって、歯周靭帯幹細胞の運命の根底にある調節メカニズムを調査することは、歯周組織再生への応用に有益である可能性があります。一酸化窒素（NO）は、発達中の胚および成体幹細胞における多くの生物学的プロセスを調節します。本研究は、ヒト歯周靭帯幹細胞（PDLSC）の機能に対するNOの影響を調査し、基礎となる分子メカニズムを解明するために設計されました。 方法：幹細胞の同定には、免疫蛍光染色とフローサイトメトリーが使用されました。ウエスタンブロット、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）、免疫蛍光染色、およびフローサイトメトリーを使用して、シンセイジング酵素なしの発現を調べました。PDLSCの増殖能力は、EDUアッセイによって決定されました。PDLSCの骨形成ポテンシャルは、アルカリホスファターゼ（ALP）染色、アリザリン赤染色、およびカルシウム濃度検出を使用してテストされました。オイルレッドO染色を使用して、脂肪生成能力を分析しました。ウエスタンブロット、RT-PCR、および染色を使用して、シグナル伝達経路を調べました。 結果：ヒトPDLSCは、誘導性NOシンターゼ（INOS）と内皮NOシンターゼ（eNOS）の両方を発現し、NOを生成しました。NOS阻害剤L-Ng-モノチルアルギニン（L-NMMA）によるNOの生成をブロックすると、PDLSCの増殖とアポトーシスには影響しませんでしたが、骨形成分化能力を有意に減衰させ、PDLSCの脂肪生成能力を刺激しました。ドナーなしのニトロプルシドナトリウム（SNP）なしでNOの生理学的レベルを上げると、骨形成分化能力が大幅に促進されましたが、PDLSCの脂肪生成能力を低下させました。C-Jun N末端キナーゼ（JNK）/マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）シグナル伝達経路を介した歯周靭帯幹細胞の骨芽細胞と脂肪細胞系統の分化のバランスはありません。 結論：JNK/MAPKシグナル伝達経路を介してPDLSCの骨芽細胞と脂肪細胞のバランスを維持するためには、NOは不可欠です。JNK/MAPKシグナル伝達経路を介した骨芽細胞と脂肪細胞の系統の分化のバランスはありません。

BACKGROUND: Critical tissues that undergo regeneration in periodontal tissue are of mesenchymal origin; thus, investigating the regulatory mechanisms underlying the fate of periodontal ligament stem cells could be beneficial for application in periodontal tissue regeneration. Nitric oxide (NO) regulates many biological processes in developing embryos and adult stem cells. The present study was designed to investigate the effects of NO on the function of human periodontal ligament stem cells (PDLSCs) as well as to elucidate the underlying molecular mechanisms. METHODS: Immunofluorescent staining and flow cytometry were used for stem cell identification. Western blot, reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), immunofluorescent staining, and flow cytometry were used to examine the expression of NO-synthesizing enzymes. The proliferative capacity of PDLSCs was determined by EdU assays. The osteogenic potential of PDLSCs was tested using alkaline phosphatase (ALP) staining, Alizarin Red staining, and calcium concentration detection. Oil Red O staining was used to analyze the adipogenic ability. Western blot, RT-PCR, and staining were used to examine the signaling pathway. RESULTS: Human PDLSCs expressed both inducible NO synthase (iNOS) and endothelial NO synthase (eNOS) and produced NO. Blocking the generation of NO with the NOS inhibitor L-NG-monomethyl arginine (L-NMMA) had no influence on PDLSC proliferation and apoptosis but significantly attenuated the osteogenic differentiation capacity and stimulated the adipogenic differentiation capacity of PDLSCs. Increasing the physiological level of NO with NO donor sodium nitroprusside (SNP) significantly promoted the osteogenic differentiation capacity but reduced the adipogenic differentiation capacity of PDLSCs. NO balances the osteoblast and adipocyte lineage differentiation in periodontal ligament stem cells via the c-Jun N-terminal kinase (JNK)/mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway. CONCLUSIONS: NO is essential for maintaining the balance between osteoblasts and adipocytes in PDLSCs via the JNK/MAPK signaling pathway. NO balances osteoblast and adipocyte lineage differentiation via JNK/MAPK signaling pathway.