Comparative analysis of cytokines released from deciduous and permanent dental pulp stem cells

Abstract

This study aimed to investigate and compare cytokine profiles secreted from stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED) and dental pulp stem cells (DPSCs) to better understand the characteristics of SHED and DPSCs. SHED-conditioned medium (CM) and DPSC-CM were extracted using seven deciduous and permanent teeth each. Cytokine membrane array was performed for each CM to quantify and compare the secretomes of 120 cytokines. Enzyme-linked immunosorbent assay, immunocytochemistry, and immunohistochemistry analysis were performed to demonstrate cytokine membrane array analysis. Significant differences were observed in the expression levels of 68 cytokines–27 and 41 cytokines were 1.3-fold more strongly expressed in SHED-CM and DPSC-CM, respectively. Inflammatory cytokines, proliferative cytokines and cytokines involved in immunomodulation were more strongly expressed in SHED-CM. Cytokines involved in angiogenesis were detected more strongly in DPSC-CM. SHED and DPSCs have distinctive cytokine profiles and characteristics in terms of their stem cell regenerative potential. It might be important to consider their multipotency and paracrine effects and select the suitable stem cell type for the adequate tissue regeneration. These observations suggest that SHED may have better cytokine profiles related to inflammatory, proliferative, osteogenic, and odontogenic potential and might enable better decisions for the choice of mesenchymal stem cells when used for therapeutic purposes.

본 연구의 목적은 유치 및 영구치 치수 유래 줄기세포로부터 분비된 사이 토카인의 프로파일을 분석하고 비교함으로써 유치 치수 줄기세포와 영구치 치수 줄기세포의 특성을 이해하는 것이다. 사람의 치아에서 획득한 유치 치 수 줄기세포 조정배지와 영구치 치수 줄기세포 조정배지에서 120개의 사이 토카인의 발현 정도를 측정하고 비교하였다. Cytokine membrane array의 결과를 검증하기 위하여 효소면역측정법, 조직면역화학염색법, 세포면역화학 염색법을 추가로 시행하였다. 68개의 사이토카인이 통계적으로 유의할 만한 차이를 보였으며, 유치 치수 줄기세포에서 27개, 영구치 치수 줄기세포에서 41개의 사이토카인이 각각 1.3배 이상 높게 발현되었다. 염증성 사이토카인, 증식성 사이토카인, 면역조절에 관여하는 사이토카인이 유치 치수 줄기세포 에서 더 강하게 발현된 반면, 혈관신생에 관련된 사이토카인은 영구치 치수 세포에서 더 강하게 발현되었다. 유치와 영구치의 치수 줄기세포는 서로 다 른 사이토카인 프로파일을 보이며 줄기세포로서 갖는 재생 능력에 차이가 있 다. 각 세포의 다분화능과 주변 분비 효과를 고려하여 조직 재생에 적합한 줄기세포를 선택하는 것이 중요할 것으로 생각된다.