RESUMEN
OBJECTIVES: This study aimed to investigate the regulatory mechanisms governing dental mesenchymal cell commitment during tooth development, focusing on odontoblast differentiation and the role of epigenetic regulation in this process. METHODS: We performed single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) of dental cells from embryonic day 14.5 (E14.5) mice to understand the heterogeneity of developing tooth germ cells. Computational analyses including gene regulatory network (GRN) assessment were conducted. We validated our findings using immunohistochemistry (IHC) and in vitro loss-of-function analyses using the DNA methyltransferase 1 (DNMT1) inhibitor Gsk-3484862 in primary dental mesenchymal cells (DMCs) isolated from E14.5 mouse tooth germs. Bulk RNA-seq of Gsk-3484862-treated DMCs was performed to identify potential downstream targets of DNMT1. RESULTS: scRNA-seq analysis revealed diverse cell populations within the tooth germs, including epithelial, mesenchymal, immune, and muscle cells. Using single-cell regulatory network inference and clustering (SCENIC), we identified Dnmt1 as a key regulator of early odontoblast development. IHC analysis showed the ubiquitous expression of DNMT1 in the dental papilla and epithelium. Bulk RNA-seq of cultured DMCs showed that Gsk-3484862 treatment upregulated odontoblast-related genes, whereas genes associated with cell division and the cell cycle were downregulated. Integrated analysis of bulk RNA-seq data with scRNA-seq SCENIC profiles was used to identify the potential Dnmt1 target genes. CONCLUSIONS: Dnmt1 may negatively affect odontoblast commitment and differentiation during tooth development. These findings contribute to a better understanding of the molecular mechanisms underlying tooth development and future development of hard-tissue regenerative therapies.
Asunto(s)
Diferenciación Celular , ADN (Citosina-5-)-Metiltransferasa 1 , Papila Dental , Odontoblastos , Análisis de la Célula Individual , Germen Dentario , Animales , Ratones , ADN (Citosina-5-)-Metiltransferasa 1/genética , ADN (Citosina-5-)-Metiltransferasa 1/metabolismo , Germen Dentario/metabolismo , Germen Dentario/citología , Germen Dentario/embriología , Papila Dental/citología , Diferenciación Celular/efectos de los fármacos , Diferenciación Celular/genética , Odontoblastos/citología , Odontoblastos/metabolismo , Odontoblastos/efectos de los fármacos , Análisis de Secuencia de ARN/métodos , Odontogénesis/genética , Odontogénesis/efectos de los fármacos , Transcriptoma , Inmunohistoquímica , Redes Reguladoras de Genes/efectos de los fármacosRESUMEN
During experiments in animal studies, it has been observed that enamelysin (MMP-20) is expressed during tooth development in the late secretory stage of amelogenesis but not in the mature enamel.The aim of this research was to determine the location of MMP-20 in human tooth germs in the different structures of the enamel organ.The detection of MMP-20 was performed by immunohistochemistry in 20 specimens obtained from human fetuses. Immunostaining of MMP-20 was observed from the presecretor stadium in stellate reticulum and intermediate stratum and in the basal portion of ameloblasts in the secretory stage in stellate reticulum, stratum intermedium, secretory ameloblasts, odontoblasts and dental papilla. The results of this research show the location of MMP-20 in tooth germ development in humans and provides the foundation for future research about the process of dental organ formation.
En estudios realizados en animales de experimentación se ha observado que la enamelisina (MMP-20) se expresa durante el desarrollo dental durante el estadio de secreción tardío de la amelogénesis pero no en el esmalte maduro. El objetivo de la presente investigación fue determinar la localización de MMP-20 en gérmenes dentarios humanos en las diferentes estructuras del órgano del esmalte. Se analizaron 20 especímenes obtenidos de fetos humanos, efectuando la detección de MMP-20 por Inmunohistoquímica. Se observó inmunolocalización de MMP-20 desde el estadio presecretor en retículo estrellado y estrato intermedio, así como en porción basal de ameloblastos; en el estadio secretor en retículo estrellado, estrato intermedio, ameloblastos secretores, odontoblastos y papila dental. Los resultados de la presente investigación muestran la localización de la MMP-20 en el desarrollo del germen dentario en humanos y aporta las bases para futuras investigaciones acerca del proceso de formación de los órganos dentales.
Asunto(s)
Humanos , Germen Dentario/enzimología , Metaloproteinasa 20 de la Matriz/metabolismo , Germen Dentario/embriología , Inmunohistoquímica , Feto , Ameloblastos , OdontoblastosRESUMEN
A comparative nonisotopic in situ hybridization (ISH) analysis was carried out for the detection of Bmp-4, Shh and Wnt-5a transcripts during mice odontogenesis from initiation to cap stage. Bmp-4 was expressed early in the epithelium and then in the underlying mesenchyme. Shh expression was seen in the odontogenic epithelial lining thickening, being stronger in the enamel knot area, during the cap stage. Wnt-5a transcripts were expressed only in the mesenchyme during the initiation, bud and cap stages, with strong expression in the dental mesenchyme during the bud stage. The present results showed that Bmp-4, Shh and Wnt-5a are expressed since the very early stages of tooth development, and they suggest that the Wnt-5a gene is expressed in different cell populations than Bmp-4 and Shh.
No presente trabalho, realizou-se uma análise comparativa não isotópica por hibridização in situ a fim de se detectar a presença de transcritos de Bmp-4, Shh e Wnt-5a durante as fases iniciais da odontogênese em camundongos, desde a iniciação até o estágio de capuz. No estágio de iniciação, observou-se expressão precoce de Bmp-4 no epitélio e no mesênquima subjacente, enquanto que a expressão de Shh ocorreu durante o estágio de capuz, na região de espessamento do revestimento epitelial odontogênico, tornando-se mais intensa na área de nó do esmalte. Os transcritos de Wnt-5a foram expressos somente no mesênquima durante os estágios de iniciação, botão e capuz, com intenso sinal na região no mesênquima na fase de botão. Estes resultados mostraram que Bmp-4, Shh e Wnt-5a são expressos desde os estágios mais precoces do desenvolvimento dentário, sugerindo que o gene Wnt-5a seja expresso em populações celulares distintas daquelas que expressam Bmp-4 e Shh.
Asunto(s)
Animales , Ratones , Proteínas Morfogenéticas Óseas/análisis , Proteínas Hedgehog/análisis , Odontogénesis/fisiología , Proteínas Wnt/análisis , Proteínas Morfogenéticas Óseas/genética , Modelos Animales de Enfermedad , Regulación del Desarrollo de la Expresión Génica , Expresión Génica/fisiología , Proteínas Hedgehog/genética , Hibridación in Situ , Odontogénesis/genética , Transcripción Genética , Germen Dentario/citología , Germen Dentario/embriología , Proteínas Wnt/genéticaRESUMEN
Foi estudado o efeito do aminoacetonitrila, administrado durante o período degestaçäo, sobre o desenvolvimento dos germes dentais do camundongo. Os animais foram sacrificados a 1, 3 8 e 10 dias após o nascimento. Verificou-se que o aminoacetonitrila retarda o desenvolvimento dos germes dentais, porém, näo de maneira irreversível, uma vez que há uma recuperaçäo da fase de desenvolvimento
Asunto(s)
Ratones , Animales , Femenino , Germen Dentario/embriología , Aminoacetonitrilo/farmacología , OdontogénesisRESUMEN
Os autores apresentam um estudo histológico do desenvolvimento dental associado a algumas observaçöes macroscópicas e radiográficas de gêmeas natimortas com 5 meses de vida intra-uterina. Apesar das diferenças de peso e volume corporal e do fato de os germes dentais näo terem sido identificados radiograficamente, a análise histológica demonstrou estrutura mineralizada de esmalte e dentina nos incisivos mediais decíduos superiores e inferiores, nos incisivos laterais decíduos inferiores e na cúspide dos primeiros molares decíduos superiores, sem diferenças entre ambas as gêmeas