Relationship between enamel knot and cuspal formation in mouse molar

Abstract

[한글]치배의 싹시기와 모자시기동안 그 중심부에 위치하는 사기질결절은 일시적으로 분화되지 않는 상피세포의 집단이다. 이는 치아형태형성을 위한 위치적 정보를 제공하는 역할과 이차사기질결절 유도를 통해 교두 성장을 조절하는 역할을 한다. 사기질결절은 발생과정동안 일차(싹시기~모자시기)와 이차(종시기)의 사기질결절 형태로 나뉘는데 두 구조물의 세포적, 분자적 관계에 대한 연구는 현재까지 미비한 수준이다. 사기질결절 발생과정의 명확한 이해를 위해서 사기질결절이 노출된 상태로 지속적인 관찰이 가능한 실험기법인 slice culture체외배양법으로 실험하였으며 친유성 형광염료인 DiI를 이용하여 사기질결절세포를 염색하여 그 운명을 추적하였다. DiI로 염색되어진 일차사기질결절의 세포들은 체외배양 48시간 후 구강 쪽 이차사기질결절로 이동하였음을 알 수 있었다. 또한 사기질결절의 표지자로 알려진 Fgf4의 mRNA발현양상을 in situ hybridization 방법으로 확인해 본 결과 유전자 수준에서 일차사기질결절과 이차사기질결절의 연속성을 확인 할 수 있었다. 그리고 semithin과 ultrathin section을 이용한 치배 구조관찰과 치배상피세포의 영역별(buccal, enamel cord, lingual) 세포의 밀도 계산을 통해 사기질끈(enamel cord)이라는 구조물이 일차사기질결절이 나타나는 모자시기부터 이차사기질결절이 나타나는 종시기에 이르기까지 사기질결절을 구조적으로 고정하고 있음을 알게 되었다. 따라서 사기질끈의 기능으로 인해 일차사기질결절은 구강 쪽의 이차사기질결절로 유지가 된다고 추측할 수 있었으며 구강 쪽 이차사기질결절은 발생과정을 거쳐 위턱의 paracone과 아래턱의 protoconid로 형성되어질 것으로 예상 할 수 있었다.

[영문]The enamel knot (EK), which is located in the center of bud and cap stage tooth germs, is a transitory cluster of non-dividing epithelial cells. The EK acts as a signaling center that provides positional information for tooth morphogenesis and regulates the growth of tooth cusps by inducing secondary EKs. The morphological, cellular and molecular events leading to the relationship between the primary and secondary EKs have not been described clearly. Therefore, this study investigated the relationship between the primary and secondary EKs in the mouse molar. I investigated the location of the primary EK and secondary EKs by chasing Fgf4 expression patterns in tooth germ. To clarify the relationship between the primary EK and the buccal secondary EK, the primary EK cells were traced by the cell labeling method. The present DiI-labeling experiment demonstrated that correctly DiI-labeled primary EK cells would not migrate during the 48 hours of culture, which correspond to the future paracone and protoconid respectively according to Osborn's terminology. Semithin and ultrathin sections of the cap stage enamel organ of molars demonstrated morphological structures such as the primary EK, enamel cord (septum), and enamel navel.Overall, these results suggest that primary EK cells strictly contribute to form the paracone or protoconid, which are the main cusps of tooth in maxilla or mandible.