Immunohistochemical study of amelogenin binding proteins in an amelogenin point mutation mouse / Estudio inmunohistoquímico de proteínas de unión de la amelogenina en un ratón con mutación puntual de amelogenina

Amelogenin is one of the enamel matrices secreted by ameloblasts. A mutation of the amelogenin gene can cause hereditary dental enamel defects known as amelogenesis imperfecta (AI). Since lysosome-associated membrane protein-1 (LAMP-1), -3 (LAMP-3), and 78kDa glucose-related protein (Grp78) were identified as binding proteins of amelogenin, several studies have suggested the involvement of these binding proteins with the cell kinetics of ameloblasts in normal or abnormal conditions. The purpose of this study is to investigate the distribution of these amelogenin binding proteins in the ameloblast cell differentiation of mice with a point mutation of the amelogenin gene (Amelx*). The incisors of Amelx* mice had a white opaque color and the tooth surface was observed to be rough under a scanning electron microscope. Among the sequential ameloblast cell differentiation in the Amelx* mice, the shape of ameloblasts at the transition stage was irregular in comparison to those in wild-type (WT) mice. Immunostaining of Grp78 revealed that the whole cytoplasm of the transition stage ameloblasts was immunopositive for Grp78 antibody, while only the distal part of cell was positive in the WT mice. Furthermore, in the Amelx* mice, the cytoplasm of the transition stage ameloblasts was immunopositive for LAMP-1 and LAMP-3. These results suggest that Amelx* may cause the abnormal distribution of amelogenin binding proteins in the cytoplasm of ameloblasts.

La amelogenina es una de las matrices de esmalte secretadas por los ameloblastos. Una mutación del gen de amelogenina puede causar defectos hereditarios del esmalte dental conocidos como amelogénesis imperfecta (AI). Dado que la proteína de membrana asociada a lisosoma-1 (LAMP-1), -3 (LAMP-3) y la proteína relacionada con la glucosa de 78 kDa (Grp78) se identificaron como proteína de unión a amelogenina, varios estudios han sugerido la participación de estas proteínas con la cinética celular de los ameloblastos en condiciones normales o anormales. El objetivo del estudio fue investigar la distribución de LAMP-1, LAM-3 y Grp78 durante la diferenciación celular de ameloblastos de ratones con una mutación puntual del gen de amelogenina (Amelx*). Los incisivos de los ratones Amelx* presentaron un color blanco opaco y se observó en microscopio electrónico de barrido que la superficie del diente era áspera. La diferenciación celular secuencial y la forma de los ameloblastos en la etapa de transición en los ratones Amelx* fue irregular en comparación con los ratones silvestres (RS). La inmunotinción de Grp78 reveló que todo el citoplasma de los ameloblastos en etapa de transición fue inmunopositivo para el anticuerpo Grp78, mientras que solo la parte distal de la célula fue positiva en los ratones RS. Además, en ratones Amelx*, el citoplasma de los ameloblastos en etapa de transición fue inmunopositivo para LAMP-1 y LAMP-3. Estos resultados sugieren que Amelx* puede causar distribución anormal de proteínas de unión a amelogenina en el citoplasma de los ameloblastos.

Expression of enamel proteins in rough endoplasmic reticulum and golgi complex in human dental germs / Expresión de proteínas del esmalte en retículo endoplásmico rugoso y complexo golgiensis en gérmenes dentales humanos

Tooth enamel is the hardest tissue in the body. The organic matrix configuration is provided by the main proteins amelogenin, ameloblastin and enamelysin (MMP20), an enzyme that helps to shape the matrix. The aim of this study was to determine by histochemistry the expression of amelogenin and enamelysin through the rough endoplasmic reticulum in the late stages of amelogenesis, and its expression in the Complexus golgiensis (Golgi complex / Golgi apparatus) in the early stages in human fetuses. In early stages a colocalization of both proteins inside the Golgi apparatus was found, being more evident the relationship between Golgi and amelogenin (99.92 %). In the late stage, a colocalization of both proteins and rugged endoplasmic reticulum was found. With enamelysin being more evident in relation with rough endoplasmic reticulum (99.95 %). Our findings demonstrated the presence of amelogenin and enamelysin in odontoblast and ameloblast. However, the presence of these two proteins in odontoblast remains unknown.

El esmalte dental es el tejido más duro del cuerpo. La configuración de la matriz orgánica es proporcionada por las proteínas principales amelogenina, ameloblastina y enamelisina (MMP20), una enzima que ayuda a dar forma a la matriz. El objetivo de este estudio fue determinar mediante histoquímica la expresión de amelogenina y enamelisina a través del retículo endoplasmático rugoso en las últimas etapas de la amelogénesis , y su expresión en el Complexo golgiensis en las primeras etapas de formación en fetos humanos. En las primeras etapas se observó colocalización de ambas proteínas en el interior del Complexo golgiensis, siendo más evidente la relación entre Golgi y amelogenina (99,92 %). En la última etapa, se identificó una colocalización de ambas proteínas y retículo endoplásmico rugoso. Resulto más evidente la enamelisina en relación con el retículo endoplasmático rugoso (99,95 %). Nuestros resultados demostraron la presencia de amelogenina y enamelisina en odontoblastos y ameloblastos, sin embargo se desconoce la presencia de estas dos proteínas en odontoblastos.

Immunohistochemical study of amelogenin and lysosome-associate membrane proteins (LAMPs) in cartilage / Estudio inmunohistoquímico de la amelogenina y proteínas de membrana asociadas a lisosomas (LAMPs) en el cartílago

Amelogenin is one of the enamel matrix proteins secreted by ameloblasts during enamel formation in tooth development. Recent studies showed that the amelogenin is expressed in chondrocyte. Lysosome-associated membrane proteins (LAMPs) have been identified as binding partner proteins to amelogenin and it has been suggested they act as signaling receptors of amelogenin. The purpose of this study is to clarify the localization of amelogenin and LAMPs in growth plate cartilage and cartilaginous nodules in micromass culture. Mouse knee joints including tibia growth plate at 4 weeks old and micromass cultures of limb bud mesenchymal cells after 2 weeks were fixed in paraformaldehyde, routinely processed, sections were cut and immunostained with amelogenin, collagen type II and type X, LAMP-1 and -3. The positive immunoreaction of amelogenin was observed both in proliferation and hypertrophic zone cartilage of growth plate after enzymatic pretreatment in immunostaining. Furthermore, cartilaginous nodules in micromass culture were immunopositive to amelogenin. The chondrocytes in the proliferation zone of the growth plate were immunopositive to LAMP-1 but weakly stained in the chondrocytes of hypertrophic zone. These observations indicate that amelogenin may be present in cartilage matrix produced in vivo and in vitro and amelogenin may involve cartilage formation through the LAMP-1 signaling pathway.

La amelogenina es una de las proteínas de la matriz del esmalte secretadas por ameloblastos durante la formación del esmalte en el desarrollo dentario. Estudios recientes demuestran que la amelogenina se expresa en los condrocitos. Las proteínas de membrana asociadas a lisosomas (LAMPs) se han identificado como proteínas de unión asociadas a la amelogenina; se ha sugerido que actúan como receptores de señalización de la amelogenina. El propósito de este estudio fue aclarar la localización de la amelogenina y las LAMPs en el cartílago de crecimiento y nódulos cartilaginosos en cultivos de micromasa. Articulaciones de la rodilla del ratón, que incluían la placa de crecimiento tibial de 4 semanas de edad y cultivos de micromasa de células mesenquimales del brote del miembro después de 2 semanas se fijaron en paraformaldehído y procesaron rutinariamente. Los cortes fueron sometidos a inmunotinción con amelogenina, colágeno tipo II y X, LAMP-1 y LAMP-3 . Se observó inmunorreacción positiva de amelogenina tanto en la zona proliferación e hipertrófica del cartílago de crecimiento después del pretratamiento enzimático. Además, los nódulos cartilaginosos en el cultivo de micromasa eran inmunopositivos para la amelogenina. Los condrocitos en la zona de proliferación de la placa de crecimiento fueron immunopositivos a LAMP-1, mientras que los condrocitos de la zona hipertrófica se tiñeron débilmente. Estas observaciones indican que la amelogenina puede estar presente en la matriz del cartílago producida tanto in vivo e in vitro, además la amelogenina puede estar implicada en la formación de cartílago mediante la vía de señalización de LAMP-1.