Published April 1, 2010
| Version v1
Publication
Open
A novel soft-tissue in vitro model for bisphosphonate-associated osteonecrosis
- 1. University of Maryland, Baltimore
- 2. University of Maryland Medical Center
- 3. Chulalongkorn University
Description
Bisphosphonate (BP)-associated osteonecrosis of the jaw (ONJ) has been reported in patients receiving intravenous BP, particularly zoledronic acid (ZA). The purpose of this study was to develop an in vitro model representative of the effects BP has on soft tissue secondary to its release from bone. Human gingival fibroblasts and oral epithelial cell lines were exposed to various concentrations (0-10 muM) of ZA using dentine discs (DDs) as a direct carrier of BP, which were exposed for 24 hours to ZA in normal medium (NM), washed in phosphate-buffered saline (PBS) and placed in a new co-culture with the cells. The cells were allowed to proliferate until they grew over the bone discs and then the discs either were left unchelated, or were chelated using 0.001% EDTA or EGTA to release BP from the discs and to observe the cellular effects. Direct effects were determined using direct and fluorescent imaging. Apoptotic effects were determined by vital stain, terminal dUTP nick-end labeling, and annexin V studies. The effect on cell proliferation was determined by mitochondrial tetrazolium salt assay. The level of BP release was determined based on the effect of BP directly on cells, using the DDs or the supernatant fluids resulting from chelation.A dose-response effect was seen on imaging, and effects on apoptosis and cell proliferation were observed with increasing ZA concentrations liberated from the DDs, particularly after calcium cleavage and release of ZA from the DDs with a variety of chelating agents. Apoptotic effects were observed microscopically after chelation at 24 hours. Release of ZA was confirmed by extracting medium from non-chelated and chelated cell culture models with DDs and applying this medium to untreated fresh cell cultures, providing appropriate controls.The results from this study demonstrate that low concentrations of ZA released from bone can rapidly and directly affect the oral mucosal tissues, initially through the induction of apoptosis and long term through the inhibition of cell proliferation. These findings provide an in vitro model for a soft-tissue mechanistic component in the initiation and/or progression of ONJ.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم الإبلاغ عن تنخر العظم المرتبط بثنائي الفوسفونيت (BP) في الفك (ONJ) في المرضى الذين يتلقون ضغط الدم عن طريق الوريد، وخاصة حمض الزوليدرونيك (ZA). كان الغرض من هذه الدراسة هو تطوير نموذج في المختبر يمثل تأثيرات ضغط الدم على الأنسجة الرخوة الثانوية لإطلاقها من العظام. تعرضت الخلايا الليفية اللثوية البشرية وخطوط الخلايا الظهارية الفموية لتركيزات مختلفة (0-10 muM) من ZA باستخدام أقراص العاج (DDs) كحامل مباشر لـ BP، والتي تعرضت لمدة 24 ساعة لـ ZA في وسط طبيعي (NM)، وغسلت في محلول ملحي مخزن للفوسفات (PBS) ووضعت في ثقافة مشتركة جديدة مع الخلايا. سُمح للخلايا بالتكاثر حتى نمت فوق الأقراص العظمية ثم تُركت الأقراص دون غطاء، أو تم خلعها باستخدام 0.001 ٪ EDTA أو EGTA لتحرير ضغط الدم من الأقراص ومراقبة التأثيرات الخلوية. تم تحديد التأثيرات المباشرة باستخدام التصوير المباشر والفلورسنت. تم تحديد تأثيرات الاستماتة من خلال وصمة عار حيوية، ووضع العلامات النهائية على نهاية dUTP، ودراسات الملحق الخامس. تم تحديد التأثير على تكاثر الخلايا من خلال اختبار ملح الميتوكوندريا تترازوليوم. تم تحديد مستوى إطلاق ضغط الدم بناءً على تأثير ضغط الدم مباشرة على الخلايا، باستخدام DDs أو السوائل الطافية الناتجة عن عملية الاستخلاب. لوحظ تأثير الجرعة والاستجابة على التصوير، ولوحظت تأثيرات على موت الخلايا المبرمج وتكاثر الخلايا مع زيادة تركيزات ZA المحررة من DDs، خاصة بعد انقسام الكالسيوم وإطلاق ZA من DDs مع مجموعة متنوعة من العوامل الخلابية. لوحظت تأثيرات موت الخلايا المبرمج مجهريًا بعد عملية إزالة معدن ثقيل في 24 ساعة. تم تأكيد إطلاق ZA من خلال استخراج وسط من نماذج مزرعة الخلايا غير المخلبية والخلبية باستخدام DDs وتطبيق هذا الوسط على مزارع الخلايا الطازجة غير المعالجة، مما يوفر ضوابط مناسبة. تظهر نتائج هذه الدراسة أن التركيزات المنخفضة من ZA المنبعثة من العظام يمكن أن تؤثر بسرعة وبشكل مباشر على الأنسجة المخاطية الفموية، في البداية من خلال تحريض الاستماتة وعلى المدى الطويل من خلال تثبيط تكاثر الخلايا. توفر هذه النتائج نموذجًا في المختبر لمكون ميكانيكي للأنسجة الرخوة في بدء و/أو تطور ONJ.Translated Description (French)
Une ostéonécrose de la mâchoire (ONM)associée au bisphosphonate (BP) a été rapportée chez des patients recevant de la BP par voie intraveineuse, en particulier de l'acide zolédronique (ZA). Le but de cette étude était de développer un modèle in vitro représentatif des effets de la BP sur les tissus mous secondaires à sa libération osseuse. Les fibroblastes gingivaux humains et les lignées cellulaires épithéliales orales ont été exposés à diverses concentrations (0-10 muM) de ZA en utilisant des disques dentinaires (DD) comme porteur direct de la PA, qui ont été exposés pendant 24 heures à la ZA en milieu normal (NM), lavés dans une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) et placés dans une nouvelle co-culture avec les cellules. Les cellules ont été laissées proliférer jusqu'à ce qu'elles se développent sur les disques osseux, puis les disques ont été soit laissés non chélatés, soit chélatés à l'aide d'EDTA ou d'EGTA à 0,001 % pour libérer la PA des disques et observer les effets cellulaires. Les effets directs ont été déterminés en utilisant l'imagerie directe et fluorescente. Les effets apoptotiques ont été déterminés par la coloration vitale, l'étiquetage du pseudo-terminal dUTP terminal et les études sur l'annexine V. L'effet sur la prolifération cellulaire a été déterminé par le dosage du sel de tétrazolium mitochondrial. Le niveau de libération de la PA a été déterminé en fonction de l'effet de la PA directement sur les cellules, en utilisant les DD ou les fluides surnageants résultant de la chélation. Un effet dose-réponse a été observé sur l'imagerie, et des effets sur l'apoptose et la prolifération cellulaire ont été observés avec l'augmentation des concentrations de ZA libérées des DD, en particulier après le clivage du calcium et la libération de ZA des DD avec une variété d'agents chélatants. Des effets apoptotiques ont été observés au microscope après chélation à 24 heures. La libération de ZA a été confirmée en extrayant du milieu de modèles de culture cellulaire non chélatés et chélatés avec des DD et en appliquant ce milieu à des cultures de cellules fraîches non traitées, fournissant des contrôles appropriés. Les résultats de cette étude démontrent que de faibles concentrations de ZA libérées à partir des os peuvent affecter rapidement et directement les tissus de la muqueuse buccale, initialement par l'induction de l'apoptose et à long terme par l'inhibition de la prolifération cellulaire. Ces résultats fournissent un modèle in vitro pour un composant mécanistique des tissus mous dans l'initiation et/ou la progression de l'ONM.Translated Description (Spanish)
Se ha informado osteonecrosis de la mandíbula (ONM)asociada a bisfosfonatos (BP) en pacientes que reciben BP intravenosa, particularmente ácido zoledrónico (ZA). El propósito de este estudio fue desarrollar un modelo in vitro representativo de los efectos que la PA tiene sobre los tejidos blandos secundarios a su liberación del hueso. Los fibroblastos gingivales humanos y las líneas celulares epiteliales orales se expusieron a diversas concentraciones (0-10 muM) de ZA utilizando discos de dentina (DD) como portador directo de BP, que se expusieron durante 24 horas a ZA en medio normal (NM), se lavaron en solución salina tamponada con fosfato (PBS) y se colocaron en un nuevo cocultivo con las células. Las células se dejaron proliferar hasta que crecieron sobre los discos óseos y luego los discos se dejaron sin quelar o se quelaron con EDTA o EGTA al 0,001% para liberar BP de los discos y observar los efectos celulares. Los efectos directos se determinaron mediante imágenes directas y fluorescentes. Los efectos apoptóticos se determinaron mediante tinción vital, etiquetado terminal dUTP nick-end y estudios de anexina V. El efecto sobre la proliferación celular se determinó mediante el ensayo de sal de tetrazolio mitocondrial. El nivel de liberación de BP se determinó en función del efecto de BP directamente sobre las células, utilizando los DD o los fluidos sobrenadantes resultantes de la quelación. Se observó un efecto de respuesta a la dosis en las imágenes, y se observaron efectos sobre la apoptosis y la proliferación celular con concentraciones crecientes de ZA liberadas de los DD, particularmente después de la escisión del calcio y la liberación de ZA de los DD con una variedad de agentes quelantes. Los efectos apoptóticos se observaron microscópicamente después de la quelación a las 24 horas. La liberación de ZA se confirmó mediante la extracción de medio de modelos de cultivo celular no quelado y quelado con DD y la aplicación de este medio a cultivos celulares frescos no tratados, proporcionando los controles apropiados. Los resultados de este estudio demuestran que las bajas concentraciones de ZA liberadas del hueso pueden afectar rápida y directamente a los tejidos de la mucosa oral, inicialmente a través de la inducción de la apoptosis y a largo plazo a través de la inhibición de la proliferación celular. Estos hallazgos proporcionan un modelo in vitro para un componente mecanicista de tejidos blandos en el inicio y/o progresión de la ONM.Files
1755-1536-3-6.pdf
Files
(4.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:44e6b61f84a80f17970c3e701b252391
|
4.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نسيج رخو جديد في المختبر لنخر العظم المرتبط ببايفوسفونيت
- Translated title (French)
- Un nouveau modèle in vitro de tissu mou pour l'ostéonécrose associée aux bisphosphonates
- Translated title (Spanish)
- Un nuevo modelo in vitro de tejidos blandos para la osteonecrosis asociada a bisfosfonatos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2110050889
- DOI
- 10.1186/1755-1536-3-6
References
- https://openalex.org/W1970155252
- https://openalex.org/W1974332788
- https://openalex.org/W1974425256
- https://openalex.org/W1974430718
- https://openalex.org/W1976711506
- https://openalex.org/W1978478799
- https://openalex.org/W1987354162
- https://openalex.org/W1990094007
- https://openalex.org/W1990811870
- https://openalex.org/W1994044064
- https://openalex.org/W1999835833
- https://openalex.org/W2005348923
- https://openalex.org/W2021131224
- https://openalex.org/W2026396249
- https://openalex.org/W2032829585
- https://openalex.org/W2033085036
- https://openalex.org/W2044661150
- https://openalex.org/W2053067885
- https://openalex.org/W2060736857
- https://openalex.org/W2066185907
- https://openalex.org/W2073500618
- https://openalex.org/W2074664185
- https://openalex.org/W2076769374
- https://openalex.org/W2076831756
- https://openalex.org/W2078590783
- https://openalex.org/W2087065120
- https://openalex.org/W2089233716
- https://openalex.org/W2099178340
- https://openalex.org/W2104075031
- https://openalex.org/W2107208293
- https://openalex.org/W2111366602
- https://openalex.org/W2113028183
- https://openalex.org/W2116154813
- https://openalex.org/W2134071321
- https://openalex.org/W2137302084
- https://openalex.org/W2144860907
- https://openalex.org/W2145587658
- https://openalex.org/W2146143139
- https://openalex.org/W2147460238
- https://openalex.org/W2150904792
- https://openalex.org/W2160102488
- https://openalex.org/W2163852287
- https://openalex.org/W2166925007
- https://openalex.org/W4242024627