บทบาทของอีพิเจเนติกส์ต่อการเกิดและการรักษาโรค ของเนื้อเยื่อในโพรงฟันและโรครอบปลายรากฟัน

Authors

  • นภัสวรรณ มธุรพฤกษ์ ภาควิชาทันตกรรมบูรณะและปริทันตวิทยา คณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
  • ธนิดา ศรีสุวรรณ ภาควิชาทันตกรรมบูรณะและปริทันตวิทยา คณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

Keywords:

การคงความมีชีวิตของเนื้อเยื่อในโพรงฟัน , การรักษาคลองรากฟัน , รีเจเนอเรทีฟเอ็นโดดอนติกส์, อีพิเจเนติกส์

Abstract

ปัจจุบันมีแนวคิดในการพัฒนาวัสดุชีวภาพทางทันตกรรมที่มีเป้าหมายในการเสริมสร้างเนื้อเยื่อในโพรงฟัน (Pulp regenerative) เพื่อหลีกเลี่ยงการรักษาคลองรากฟันแบบดั้งเดิม (Root canal treatment) โดยหนึ่งในแนวคิดใหม่ คือ  อีพิเจเนติกส์ (Epigenetics) ซึ่งเป็นกลไกการควบคุมการแสดงออกของยีนโดยไม่ได้เปลี่ยนลำดับดีเอ็นเอ (DNA) โดยกลไกนี้มีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการอักเสบรวมถึงขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงของเซลล์เพื่อไปทำหน้าที่ของเซลล์ต้นกำเนิดจากฟัน (Dental-derived stem cells) ซึ่งในปัจจุบันได้มีการศึกษาถึงเรื่องอีพิเจเนติกส์ในบทบาทต่องานเอ็นโดดอนติกส์มากขึ้น โดยมีการนำแนวคิดมาพัฒนาปรับใช้ในขั้นตอนการรักษาความมีชีวิตของเนื้อเยื่อในโพรงฟันหรือ รีเจเนอเรทีฟเอ็นโดดอนติกส์ รวมถึงโรครอบปลายรากฟัน เป็นต้น บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายหลักการของอีพีเจเนติกส์ต่อเซลล์ โดยเฉพาะเซลล์เนื้อเยื่อในโพรงฟัน (Dental pulp cells) โดยเน้นในแง่มุมที่เกี่ยวกับ การนำมาใช้ในงานเอ็นโดดอนติกส์ต่อการรักษาโรคของเนื้อเยื่อในโพรงฟันและโรครอบปลายรากฟัน เพื่อเป็นองค์ความรู้นำไปปรับใช้หรือเป็นแนวทางในการนำไปต่อยอดงานวิจัยในอนาคต

References

Trope M. Regenerative potential of dental pulp. Pediatr Dent. 2008;30(3):206-10.

Kakehashi S, Stanley HR, Fitzgerald RJ. The effects of surgical exposures of dental pulps in germ-free and conventional laboratory rats. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology. 1965;20(3):340-9.

Chen Y, Hong T, Wang S, Mo J, Tian T, Zhou X. Epigenetic modification of nucleic acids: from basic studies to medical applications. Chemical Society Reviews. 2017;46(10):2844-72.

Yuan X, Dong Z, Shen S. LncRNA GACAT3: A Promising Biomarker and Therapeutic Target in Human Cancers. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2022;10.

Zarzour A, Kim HW, Weintraub NL. Epigenetic Regulation of Vascular Diseases. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 2019;39(6):984-90.

Nosrat A, Seifi A, Asgary S. Regenerative Endodontic Treatment (Revascularization) for Necrotic Immature Permanent Molars: A Review and Report of Two Cases with a New Biomaterial. Journal of Endodontics. 2011;37(4):562-7.

Laura B. Epigenomics: The new tool in studying complex diseases: Nature Education 2008.

Rakpan J. Epigenetics and Myelodysplastic Syndrome. J Hematol Transfus Med 2012;22:141-8.

Arnsdorf EJ, Tummala P, Castillo AB, Zhang F, Jacobs CR. The epigenetic mechanism of mechanically induced osteogenic differentiation. J Biomech. 2010;43(15):2881-6.

Bird A. Perceptions of epigenetics. Nature. 2007;447(7143):396-8.

Ren W, Gao L, Song J. Structural Basis of DNMT1 and DNMT3A-Mediated DNA Methylation. Genes. 2018;9(12):620.

Wang Y, Jia S. Degrees make all the difference: The multifunctionality of histone H4 lysine 20 methylation. Epigenetics. 2009;4(5):273-6.

Non-Coding RNA and Diabetic Kidney Disease. DNA and Cell Biology. 2021;40(4):553-67.

Hombach S, Kretz M. Non-coding RNAs: Classification, Biology and Functioning. In: Slaby O, Calin GA, editors. Non-coding RNAs in Colorectal Cancer. Cham: Springer International Publishing; 2016. p. 3-17.

Seo JY, Park YJ, Yi YA, Hwang JY, Lee IB, Cho BH, et al. Epigenetics: general characteristics and implications for oral health. Restor Dent Endod. 2015;40(1):14-22.

Cardoso FP, Viana MB, Sobrinho AP, Diniz MG, Brito JA, Gomes CC, et al. Methylation pattern of the IFN-gamma gene in human dental pulp. J Endod. 2010;36(4):642-6.

Wang X, Feng Z, Li Q, Yi B, Xu Q. DNA methylcytosine dioxygenase ten-eleven translocation 2 enhances lipopolysaccharide-induced cytokine expression in human dental pulp cells by regulating MyD88 hydroxymethylation. Cell Tissue Res. 2018;373(2):477-85.

Mutoh N, Tani-Ishii N, Tsukinoki K, Chieda K, Watanabe K. Expression of toll-like receptor 2 and 4 in dental pulp. J Endod. 2007;33(10):1183-6.

Muthukuru M, Darveau RP. TLR signaling that induces weak inflammatory response and SHIP1 enhances osteogenic functions. Bone Research. 2014;2(1):14031.

Bordagaray MJ, Fernández A, Astorga J, Garrido M, Hernández P, Chaparro A, et al. CpG Single-Site Methylation Regulates TLR2 Expression in Proinflammatory PBMCs From Apical Periodontitis Individuals. Frontiers in Immunology. 2022;13.

Hui T, A P, Zhao Y, Wang C, Gao B, Zhang P, et al. EZH2, a potential regulator of dental pulp inflammation and regeneration. J Endod. 2014;40(8):1132-8.

Xu J, Yu B, Hong C, Wang CY. KDM6B epigenetically regulates odontogenic differentiation of dental mesenchymal stem cells. Int J Oral Sci. 2013;5(4):200-5.

Shahbazian MD, Grunstein M. Functions of site-specific histone acetylation and deacetylation. Annu Rev Biochem. 2007;76:75-100.

Duncan HF, Smith AJ, Fleming GJ, Cooper PR. HDACi: cellular effects, opportunities for restorative dentistry. J Dent Res. 2011;90(12):1377-88.

Kearney M, Cooper PR, Smith AJ, Duncan HF. Epigenetic Approaches to the Treatment of Dental Pulp Inflammation and Repair: Opportunities and Obstacles. Front Genet. 2018;9:311.

Luo Z, Wang Z, He X, Liu N, Liu B, Sun L, et al. Effects of histone deacetylase inhibitors on regenerative cell responses in human dental pulp cells. International Endodontic Journal. 2018;51(7):767-78.

Kong Q, Liu L, Huang Y, Zhang F, Wei X, Ling J. The effect of octamer-binding transcription factor 4B1 on microRNA signals in human dental pulp cells with inflammatory response. J Endod. 2014;40(1):101-8.

Zhong S, Zhang S, Bair E, Nares S, Khan AA. Differential expression of microRNAs in normal and inflamed human pulps. J Endod. 2012;38(6):746-52.

Pichiorri F, Suh SS, Ladetto M, Kuehl M, Palumbo T, Drandi D, et al. MicroRNAs regulate critical genes associated with multiple myeloma pathogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(35):12885-90.

Dave RS, Khalili K. Morphine treatment of human monocyte-derived macrophages induces differential miRNA and protein expression: impact on inflammation and oxidative stress in the central nervous system. J Cell Biochem. 2010;110(4):834-45.

Xue Q, Guo ZY, Li W, Wen WH, Meng YL, Jia LT, et al. Human activated CD4(+) T lymphocytes increase IL-2 expression by downregulating microRNA-181c. Mol Immunol. 2011;48(4):592-9.

Wang B, Hsu SH, Majumder S, Kutay H, Huang W, Jacob ST, et al. TGFbeta-mediated upregulation of hepatic miR-181b promotes hepatocarcinogenesis by targeting TIMP3. Oncogene. 2010;29(12):1787-97.

Liu X, Zhan Z, Xu L, Ma F, Li D, Guo Z, et al. MicroRNA-148/152 impair innate response and antigen presentation of TLR-triggered dendritic cells by targeting CaMKIIα. J Immunol. 2010;185(12):7244-51.

Kareta MS, Botello ZM, Ennis JJ, Chou C, Chédin F. Reconstitution and mechanism of the stimulation of de novo methylation by human DNMT3L. J Biol Chem. 2006;281(36):25893-902.

Shen W-C, Lai Y-C, Li L-H, Liao K, Lai H-C, Kao S-Y, et al. Methylation and PTEN activation in dental pulp mesenchymal stem cells promotes osteogenesis and reduces oncogenesis. Nature Communications. 2019;10(1):2226.

Yang RL, Huang HM, Han CS, Cui SJ, Zhou YK, Zhou YH. Serine Metabolism Controls Dental Pulp Stem Cell Aging by Regulating the DNA Methylation of p16. Journal of Dental Research. 2021;100(1):90-7.

Wang Q-N, Yan Y-Z, Zhang X-Z, Lv J-X, Nie H-P, Wu J, et al. Rescuing effects of periostin in advanced glycation end-products (AGEs) caused osteogenic and oxidative damage through AGE receptor mediation and DNA methylation of the CALCA promoter. Chemico-Biological Interactions. 2022;354:109835.

Liu Z, Lee H-L, Suh JS, Deng P, Lee C-R, Bezouglaia O, et al. The ERα/KDM6B regulatory axis modulates osteogenic differentiation in human mesenchymal stem cells. Bone Research. 2022;10(1):3.

Hoang M, Kim JJ, Kim Y, Tong E, Trammell B, Liu Y, et al. Alcohol-induced suppression of KDM6B dysregulates the mineralization potential in dental pulp stem cells. Stem Cell Research. 2016;17(1):111-21.

Gao R, Dong R, Du J, Ma P, Wang S, Fan Z. Depletion of histone demethylase KDM2A inhibited cell proliferation of stem cells from apical papilla by de-repression of p15INK4B and p27Kip1. Molecular and Cellular Biochemistry. 2013;379(1):115-22.

Gu S, Liang J, Wang J, Liu B. Histone acetylation regulates osteodifferentiation of human dental pulp stem cells via DSPP. Front Biosci (Landmark Ed). 2013;18(3):1072-9.

Liu Z, Chen T, Han Q, Chen M, You J, Fang F, et al. HDAC inhibitor LMK‑235 promotes the odontoblast differentiation of dental pulp cells. Mol Med Rep. 2018;17(1):1445-52.

Hussain A, Tebyaniyan H, Khayatan D. The Role of Epigenetic in Dental and Oral Regenerative Medicine by Different Types of Dental Stem Cells: A Comprehensive Overview. Stem Cells Int. 2022;2022:5304860.

Chen Y, Wang X, Wu Z, Jia S, Wan M. Epigenetic regulation of dental-derived stem cells and their application in pulp and periodontal regeneration. PeerJ. 2023;11:e14550.

Xu Y, Ren C, Zhao X, Wang W, Zhang N. microRNA-132 inhibits osteogenic differentiation of periodontal ligament stem cells via GDF5 and the NF-κB signaling pathway. Pathology - Research and Practice. 2019;215(12):152722.

Zhang Y, Li S, Yuan S, Zhang H, Liu J. MicroRNA-23a inhibits osteogenesis of periodontal mesenchymal stem cells by targeting bone morphogenetic protein signaling. Archives of Oral Biology. 2019;102:93-100.

Song Z, Chen LL, Wang RF, Qin W, Huang SH, Guo J, et al. MicroRNA-135b inhibits odontoblast-like differentiation of human dental pulp cells by regulating Smad5 and Smad4. International Endodontic Journal. 2017;50(7):685-93.

Lu X, Chen X, Xing J, Lian M, Huang D, Lu Y, et al. miR-140-5p regulates the odontoblastic differentiation of dental pulp stem cells via the Wnt1/β-catenin signaling pathway. Stem Cell Research & Therapy. 2019;10(1):226.

Qiu Z, Lin S, Hu X, Zeng J, Xiao T, Ke Z, et al. Involvement of miR-146a-5p/neurogenic locus notch homolog protein 1 in the proliferation and differentiation of STRO-1+ human dental pulp stem cells. European Journal of Oral Sciences. 2019;127(4):294-303.

Liu C, Li Q, Xiao Q, Gong P, Kang N. CHD7 Regulates Osteogenic Differentiation of Human Dental Follicle Cells via PTH1R Signaling. Stem Cells Int. 2020;2020:8882857.

Banerjee S, Bacanamwo M. DNA methyltransferase inhibition induces mouse embryonic stem cell differentiation into endothelial cells. Experimental Cell Research. 2010;316(2):172-80.

Burlacu A, Rosca A-M, Maniu H, Titorencu I, Dragan E, Jinga V, et al. Promoting effect of 5-azacytidine on the myogenic differentiation of bone marrow stromal cells. European Journal of Cell Biology. 2008;87(3):173-84.

Qian Q, Qian H, Zhang X, Zhu W, Yan Y, Ye S, et al. 5-Azacytidine induces cardiac differentiation of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells by activating extracellular regulated kinase. Stem Cells Dev. 2012;21(1):67-75.

Li S, Kong H, Yao N, Yu Q, Wang P, Lin Y, et al. The role of runt-related transcription factor 2 (Runx2) in the late stage of odontoblast differentiation and dentin formation. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2011;410(3):698-704.

Lee E-C, Kim Y-M, Lim H-M, Ki G-E, Seo Y-K. The Histone Deacetylase Inhibitor (MS-275) Promotes Differentiation of Human Dental Pulp Stem Cells into Odontoblast-Like Cells Independent of the MAPK Signaling System. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(16):5771.

Duncan HF, Smith AJ, Fleming GJ, Reid C, Smith G, Cooper PR. Release of bio-active dentine extracellular matrix components by histone deacetylase inhibitors (HDACi). Int Endod J. 2017;50(1):24-38.

Jin H, Park JY, Choi H, Choung PH. HDAC inhibitor trichostatin A promotes proliferation and odontoblast differentiation of human dental pulp stem cells. Tissue Eng Part A. 2013;19(5-6):613-24.

Duncan HF, Smith AJ, Fleming GJ, Partridge NC, Shimizu E, Moran GP, et al. The Histone-Deacetylase-Inhibitor Suberoylanilide Hydroxamic Acid Promotes Dental Pulp Repair Mechanisms Through Modulation of Matrix Metalloproteinase-13 Activity. J Cell Physiol. 2016;231(4):798-816.

Cassidy N, Fahey M, Prime SS, Smith AJ. Comparative analysis of transforming growth factor-beta isoforms 1-3 in human and rabbit dentine matrices. Arch Oral Biol. 1997;42(3):219-23.

Smith AJ. Vitality of the dentin-pulp complex in health and disease: growth factors as key mediators. J Dent Educ. 2003;67(6):678-89.

Mazzoni A, Tjäderhane L, Checchi V, Di Lenarda R, Salo T, Tay FR, et al. Role of dentin MMPs in caries progression and bond stability. J Dent Res. 2015;94(2):241-51.

Okubo T, Hayashi D, Yaguchi T, Fujita Y, Sakaue M, Suzuki T, et al. Differentiation of rat adipose tissue-derived stem cells into neuron-like cells by valproic acid, a histone deacetylase inhibitor. Experimental Animals. 2016;65(1):45-51.

Jang S, Park S, Cho H-H, Yang U, Kang M, Park J-S, et al. Effect of Histone Deacetylase Inhibitors on Differentiation of Human Bone Marrow-derived Stem Cells Into Neuron-like Cells. 조선자연과학논문집. 2019;12(4):133-41.

Yamauchi Y, Cooper PR, Shimizu E, Kobayashi Y, Smith AJ, Duncan HF. Histone Acetylation as a Regenerative Target in the Dentine-Pulp Complex. Frontiers in Genetics. 2020;11.

Downloads

Published

2024-06-28

How to Cite

มธุรพฤกษ์ น., & ศรีสุวรรณ ธ. (2024). บทบาทของอีพิเจเนติกส์ต่อการเกิดและการรักษาโรค ของเนื้อเยื่อในโพรงฟันและโรครอบปลายรากฟัน. Thai Endodontic Journal, 3(1), 1–14. Retrieved from https://he03.tci-thaijo.org/index.php/thaiendod/article/view/2320

Issue

Section

Review article