Az oszteogenikus differenciálódás fiziológiás és pathológiás folyamatokban is szerepet játszik. Fiziológiás jelentősége a mineralizált szövetek kialakulásában, illetve a csontátépülésben van. A pathofiziológiás oszteogenikus differenciálódás pedig a lágyszövetek mineralizációjához köthető. Munkánk során BMSCs és HuLECs oszteogén differenciálódás folyamatait tanulmányoztunk. A BMSCs-en végzett kísérleteink fő célja annak a vizsgálata volt, hogy a vas túltelítettség hogyan befolyásolja a BMSCs oszteoblaszt irányú differenciálódását. Irodalmi adatok bizonyítják, hogy a krónikus vastöbblet a csontok gyengülésével jár együtt, melynek változatos klinikai megjelenési formái vannak. Kimutattuk, hogy a vastöbblet gátolja a BMSCs oszteogén stimulussal indukált oszteogén differenciálódását és az extracellulársi mátrix mineralizációját. E hatás mögött a Runx2 oszteogén mester transzkripciós faktor indukciójának vas általi gátlása áll, melynek következtében elmarad a Runx2 által szabályzott csontosodásban szerepet játszó fehérjék oszteogén stimulus hatására történő indukciója. A vas túltelítettséget egerekben létrehozva az oszteoprogenitor sejtek csökkent Runx2 mRNS szintjét figyeltük meg. A BMSCs többirányú diffrenciációra képes multipotens őssejt, így vizsgáltuk a vastöbblet hatását adipogén és kondrogén irányú differenciálódásában is, és azt tapasztaltuk, hogy a vastöbblet ezeket az útvonalakat nem befolyásolta. HuLECs-en végzett munkánk célja annak a vizsgálata volt, hogy oszteogén stimulus kiváltja-e a HuLECs oszteogén differenciálódását és az extracelluláris mátrix mineralizációját. Irodalmi adatok ugyanis HA kristályok jelenlétét bizonyították kataraktás szemlencsében, azonban a HA képződésére a tudományos irodalomban nem találtunk magyarázatot. Kimutattuk, hogy oszteogén stimulussal a HuLECs oszteogén diffrenciálódása, és az extracelluláris mátrix mineralizációja kiváltható. A mineralizáció hátterében a Runx2 oszteogén, és a Sox9 kondrogén mester transzkripciós faktorok, valamint az általuk szabályzott fehérjék expressziójának oszteogén stimulus hatására bekövetkező emelkedése áll. Megfigyeltük, hogy a HuLECs oszteo/kondrogén differenciálódása során részben hasonló gének indukálódnak, mint a jól ismert EMT során. Humán szemlencséken végzett vizsgálataink során megállapítottuk, hogy néhány kataraktás szemlencsében kimutatható mennyiségben volt jelen a csontmátrix egyik fontos fehérjéje, az OCN, míg a kontroll lencsékben az OCN expressziója minden esetben az általunk használt módszer kimutathatósági határa alatt volt. OCN pozitivitást a magas Ca tartalmú lencséknél tapasztaltunk, bár ebből a minták alacsony száma miatt következtetést nem tudtunk levonni. Összességében munkánk hozzájárulhat a vastúltelítettséggel társuló csontabnormalitások, valamint a katarakta kapcsán megfigyelt HA depozició hátterében álló folyamatok jobb megértéséhez.
In this work we studied osteogenic differentiation of BMSCs and HuLECs. The aim of our work with BMSCs was to investigate the effect of iron overload on osteogenic differentiation of BMSCs. Accumulating evidence suggest a link between chronic iron overload and bone abnormalities. Here we showed that excess iron inhibits osteogenic stimuli-induced osteogenic differentiation and extracellular matrix mineralization of BMSCs. Excess iron inhibited the osteogenic stimuli-mediated upregulation of Runx2, the master transcription factor of osteogenesis. Subsequently, iron inhibited upregulation of Runx2-regulated osteoblast-specific proteins in BMSCs. Iron overload in mice resulted in decreased Runx2 mRNA levels in compact bone-derived osteoprogenitor cells. Because BMCSs are multipotent cells with a capability to differentiate into adipogenic and chondrogenic lineages, we investigated the effect of excess iron on these pathways. We found no effect of iron on either adipogenic or chondrogenic differentiation of BMCSs. The aim of our work with HuLECs was to investigate whether osteogenic stimuli induces osteogenic differentiation and extracellular matrix mineralization of HuLECs. Previous studies showed the presence of HA crystals in cataractous lenses, but the exact mechanism of the formation of HA crystals remained to be elucidated. Here we showed that osteogenic stimuli induces osteogenic differentiation and extracellular matrix mineralization of HuLECs. We found that osteogenic stimuli increased the expressions of Runx2 and Sox9, the master regulators of osteogenesis and chondrogenesis respectively, and their target genes. Our work revealed that the genes activated during osteochondrogenic differentiation and EMT are partially overlap. OCN, an osteoblast-specific protein, was expressed in 2 out of 10 cataractous lenses, whereas no OCN could be detected in control lenses. Ca content was higher in human cataractous lenses, compared to non-cataractous controls and were highest in the OCN positive samples. Overall our work can contribute to fuller understanding the mechanisms of iron-overload associated bone loss and lens calcification.