Published June 2, 2024 | Version v1
Publication Open

Involvement of RAMP1/p38MAPK signaling pathway in osteoblast differentiation in response to mechanical stimulation: a preliminary study

Creators

  • 1. Walailak University
  • 2. Prince of Songkla University
  • 3. Suranaree University of Technology

Description

Abstract Objective The present study aimed to investigate the underlying mechanism of mechanical stimulation in regulating osteogenic differentiation. Materials and methods Osteoblasts were exposed to compressive force (0–4 g/cm 2 ) for 1–3 days or CGRP for 1 or 3 days. Expression of receptor activity modifying protein 1 (RAMP1), the transcription factor RUNX2, osteocalcin, p38 and p-p38 were analyzed by western blotting. Calcium mineralization was analyzed by alizarin red straining. Results Using compressive force treatments, low magnitudes (1 and 2 g/cm 2 ) of compressive force for 24 h promoted osteoblast differentiation and mineral deposition whereas higher magnitudes (3 and 4 g/cm 2 ) did not produce osteogenic effect. Through western blot assay, we observed that the receptor activity-modifying protein 1 (RAMP1) expression was upregulated, and p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) was phosphorylated during low magnitudes compressive force-promoted osteoblast differentiation. Further investigation of a calcitonin gene-related peptide (CGRP) peptide incubation, a ligand for RAMP1, showed that CGRP at concentration of 25 and 50 ng/ml could increase expression levels of RUNX2 and osteocalcin, and percentage of mineralization, suggesting its osteogenic potential. In addition, with the same conditions, CGRP also significantly upregulated RAMP1 and phosphorylated p38 expression levels. Also, the combination of compressive forces (1 and 2 g/cm 2 ) with 50 ng/ml CGRP trended to increase RAMP1 expression, p38 activity, and osteogenic marker RUNX2 levels, as well as percentage of mineralization compared to compressive force alone. This suggest that RAMP1 possibly acts as an upstream regulator of p38 signaling during osteogenic differentiation. Conclusion These findings suggest that CGRP-RAMP1/p38MAPK signaling implicates in osteoblast differentiation in response to optimal magnitude of compressive force. This study helps to define the underlying mechanism of compressive stimulation and may also enhance the application of compressive stimulation or CGRP peptide as an alternative approach for accelerating tooth movement in orthodontic treatment.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الهدف المجرد تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في الآلية الأساسية للتحفيز الميكانيكي في تنظيم التمايز العظمي. المواد والطرق تعرضت الخلايا العظمية لقوة ضاغطة (0–4 جم/سم 2 ) لمدة 1–3 أيام أو CGRP لمدة 1 أو 3 أيام. تم تحليل التعبير عن نشاط المستقبل الذي يعدل البروتين 1 (RAMP1)، وعامل النسخ Runx2، و osteocalcin، و p38 و p - p38 عن طريق النشف الغربي. تم تحليل تمعدن الكالسيوم عن طريق إجهاد أحمر الأليزارين. النتائج باستخدام معالجات قوة الانضغاط، فإن المقادير المنخفضة (1 و 2 جم/سم 2 ) من قوة الانضغاط لمدة 24 ساعة تعزز تمايز الخلايا العظمية وترسب المعادن في حين أن المقادير الأعلى (3 و 4 جم/سم 2 ) لم تنتج تأثيرًا عظمي المنشأ. من خلال فحص البقعة الغربية، لاحظنا أن تعبير البروتين المعدل لنشاط المستقبل 1 (RAMP1) قد تم تنظيمه، وتم فسفرة بروتين كيناز p38 المنشط بالميتوجين (MAPK) أثناء تمايز الأرومة العظمية ذات القوة الانضغاطية المنخفضة. أظهر المزيد من التحقيق في حضانة الببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP)، وهو ربيطة لـ RAMP1، أن CGRP بتركيز 25 و 50 نانوغرام/مل يمكن أن يزيد من مستويات التعبير عن Runx2 و osteocalcin، ونسبة التمعدن، مما يشير إلى إمكاناته العظمية. بالإضافة إلى ذلك، وبنفس الشروط، رفعت CGRP أيضًا مستويات تعبير RAMP1 و p38 الفسفورية بشكل كبير. أيضًا، تميل مجموعة قوى الضغط (1 و 2 جم/سم 2 ) مع 50 نانوغرام/مل من CGRP إلى زيادة تعبير RAMP1، ونشاط p38، ومستويات العلامة العظمية Runx2، بالإضافة إلى النسبة المئوية للتمعدن مقارنة بقوة الضغط وحدها. يشير هذا إلى أن RAMP1 ربما يعمل كمنظم صاعد لإشارات p38 أثناء التمايز العظمي المنشأ. الخاتمة تشير هذه النتائج إلى أن إشارات CGRP - RAMP1/p38MAPK تنطوي على تمايز بانية العظم استجابة للحجم الأمثل لقوة الانضغاط. تساعد هذه الدراسة على تحديد الآلية الأساسية للتحفيز الانضغاطي وقد تعزز أيضًا تطبيق التحفيز الانضغاطي أو ببتيد CGRP كنهج بديل لتسريع حركة الأسنان في علاج تقويم الأسنان.

Translated Description (French)

Résumé Objectif La présente étude visait à étudier le mécanisme sous-jacent de la stimulation mécanique dans la régulation de la différenciation ostéogénique. Matériels ET méthodes Les ostéoblastes ont été exposés à une force de compression (0–4 g/cm 2 ) pendant 1–3 jours ou au CGRP pendant 1 ou 3 jours. L'expression de la protéine 1 modifiant l'activité des récepteurs (RAMP1), le facteur de transcription RUNX2, l'ostéocalcine, p38 et p-p38 ont été analysés par Western blot. La minéralisation du calcium a été analysée par déformation du rouge d'alizarine. Résultats En utilisant des traitements par force de compression, de faibles amplitudes (1 et 2 g/cm 2 ) de force de compression pendant 24 h ont favorisé la différenciation des ostéoblastes et le dépôt minéral alors que des amplitudes plus élevées (3 et 4 g/cm 2 ) n'ont pas produit d'effet ostéogène. Grâce au test Western Blot, nous avons observé que l'expression de la protéine 1 modificatrice de l'activité du récepteur (RAMP1) était régulée à la hausse et que la protéine kinase activée par le mitogène p38 (MAPK) était phosphorylée au cours de la différenciation des ostéoblastes favorisée par la force de compression de faible amplitude. Des recherches plus approfondies sur l'incubation d'un peptide lié au gène de la calcitonine (CGRP), un ligand du RAMP1, ont montré que le CGRP à une concentration de 25 et 50 ng/ml pouvait augmenter les niveaux d'expression de RUNX2 et de l'ostéocalcine, ainsi que le pourcentage de minéralisation, suggérant son potentiel ostéogénique. De plus, dans les mêmes conditions, le CGRP a également significativement régulé à la hausse les niveaux d'expression de RAMP1 et de p38 phosphorylée. En outre, la combinaison des forces de compression (1 et 2 g/cm 2 ) avec 50 ng/ml de CGRP tendait à augmenter l'expression de RAMP1, l'activité de p38 et les niveaux de marqueur ostéogénique RUNX2, ainsi que le pourcentage de minéralisation par rapport à la force de compression seule. Cela suggère que RAMP1 agit éventuellement comme un régulateur en amont de la signalisation p38 lors de la différenciation ostéogénique. Conclusion Ces résultats suggèrent que la signalisation CGRP-RAMP1/p38MAPK est impliquée dans la différenciation des ostéoblastes en réponse à l'amplitude optimale de la force de compression. Cette étude aide à définir le mécanisme sous-jacent de la stimulation compressive et peut également améliorer l'application de la stimulation compressive ou du peptide CGRP comme approche alternative pour accélérer le mouvement des dents dans le traitement orthodontique.

Translated Description (Spanish)

Resumen Objetivo El presente estudio tuvo como objetivo investigar el mecanismo subyacente de la estimulación mecánica en la regulación de la diferenciación osteogénica. Materiales y métodos Los osteoblastos se expusieron a fuerza de compresión (0–4 g/cm 2 ) durante 1–3 días o CGRP durante 1 o 3 días. La expresión de la proteína modificadora de la actividad del receptor 1 (RAMP1), el factor de transcripción RUNX2, osteocalcina, p38 y p-p38 se analizaron mediante transferencia Western. La mineralización del calcio se analizó mediante colado con rojo de alizarina. Resultados Utilizando tratamientos de fuerza de compresión, las magnitudes bajas (1 y 2 g/cm 2 ) de fuerza de compresión durante 24 h promovieron la diferenciación de osteoblastos y la deposición de minerales, mientras que las magnitudes más altas (3 y 4 g/cm 2 ) no produjeron efecto osteogénico. A través del ensayo de transferencia Western, observamos que la expresión de la proteína 1 modificadora de la actividad del receptor (RAMP1) estaba regulada positivamente, y la proteína quinasa activada por mitógeno p38 (MAPK) estaba fosforilada durante la diferenciación de osteoblastos promovida por la fuerza de compresión de baja magnitud. La investigación adicional de la incubación de un péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP), un ligando para RAMP1, mostró que el CGRP a una concentración de 25 y 50 ng/ml podría aumentar los niveles de expresión de RUNX2 y osteocalcina, y el porcentaje de mineralización, lo que sugiere su potencial osteogénico. Además, con las mismas condiciones, CGRP también reguló significativamente los niveles de expresión de RAMP1 y p38 fosforilada. Además, la combinación de fuerzas de compresión (1 y 2 g/cm 2 ) con 50 ng/ml de CGRP tendió a aumentar la expresión de RAMP1, la actividad de p38 y los niveles de marcador osteogénico RUNX2, así como el porcentaje de mineralización en comparación con la fuerza de compresión sola. Esto sugiere que RAMP1 posiblemente actúa como un regulador aguas arriba de la señalización de p38 durante la diferenciación osteogénica. Conclusión Estos hallazgos sugieren que la señalización de CGRP-RAMP1/p38MAPK implica la diferenciación de osteoblastos en respuesta a la magnitud óptima de la fuerza de compresión. Este estudio ayuda a definir el mecanismo subyacente de la estimulación compresiva y también puede mejorar la aplicación de la estimulación compresiva o el péptido CGRP como un enfoque alternativo para acelerar el movimiento dental en el tratamiento de ortodoncia.

Files

s13018-024-04805-w.pdf

Files (4.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2c923320b1f8cdba95c9236d8e4a572d
4.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إشراك مسار إشارات RAMP1/p38MAPK في تمايز بانية العظم استجابة للتحفيز الميكانيكي: دراسة أولية
Translated title (French)
Implication de la voie de signalisation RAMP1/p38MAPK dans la différenciation des ostéoblastes en réponse à une stimulation mécanique : une étude préliminaire
Translated title (Spanish)
Participación de la vía de señalización RAMP1/p38MAPK en la diferenciación de osteoblastos en respuesta a la estimulación mecánica: un estudio preliminar

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4399275467
DOI
10.1186/s13018-024-04805-w

Is supplement to
https://openalex.org/W3094260794 (Other)
https://openalex.org/W3005242938 (Other)
https://openalex.org/W2901317429 (Other)
https://openalex.org/W2890741641 (Other)
https://openalex.org/W2470753527 (Other)
https://openalex.org/W2347707278 (Other)
https://openalex.org/W2217100198 (Other)
https://openalex.org/W2160248324 (Other)
https://openalex.org/W2039448824 (Other)
https://openalex.org/W1988944924 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1600935552
  • https://openalex.org/W1966171234
  • https://openalex.org/W1978155594
  • https://openalex.org/W1992205992
  • https://openalex.org/W2029656920
  • https://openalex.org/W2041152033
  • https://openalex.org/W2067132187
  • https://openalex.org/W2092374385
  • https://openalex.org/W2097911455
  • https://openalex.org/W2122780151
  • https://openalex.org/W2164575467
  • https://openalex.org/W2165757744
  • https://openalex.org/W2300220838
  • https://openalex.org/W2341769195
  • https://openalex.org/W2343938601
  • https://openalex.org/W2405381679
  • https://openalex.org/W2600079681
  • https://openalex.org/W2605260031
  • https://openalex.org/W2804699354
  • https://openalex.org/W2808943714
  • https://openalex.org/W2896371782
  • https://openalex.org/W2900833078
  • https://openalex.org/W2935451440
  • https://openalex.org/W2968426584
  • https://openalex.org/W2978802768
  • https://openalex.org/W2996659356
  • https://openalex.org/W3133966588
  • https://openalex.org/W3176641874
  • https://openalex.org/W4206817746
  • https://openalex.org/W4283028181
  • https://openalex.org/W4283653419
  • https://openalex.org/W4376614395
  • https://openalex.org/W7644663