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Die Rolle der murinen Matrix-Metalloproteinase-13 in der Embryonalentwicklung und epidermalen Wundheilung

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2004

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Dittrich, Bernd

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The role of the murine matrix metalloproteinase-13 in embryogenesis and cutaneous wound healing
Publikationstyp
Dissertation
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Zusammenfassung

Matrix Metalloproteinases are involved in numerous biological processes, which require the remodeling of extracellular matrix including embryogenesis, bone development and remodeling, angiogenesis, metastasis of tumor cells and wound repair of the skin.
In the present work the in vivo function of the matrix metalloproteinase 13 (MMP13) was analysed. Both during embryogenesis and in adult mice MMP13 is expressed in bone tissue. In normal skin MMP13 is not expressed, whereas its expression gets strongly induced upon wounding. To analyse the function of MMP13 in embryonic development and cutaneous wound healing, a most recently generated mmp13 knock-out mouse was analysed in detail. MMP-13 deficient mice are viable and show no differences in size and morphology compared to control mice. The loss of MMP13 has no obvious consequence for the bone development. The embryonic development of the skin and its normal homeostasis in adult mice are unchanged in MMP13 deficient mice. Wound healing experiments show a slightly accelerated wound closure in mmp13 knock-out mice compared to control mice. However, the underlying molecular mechanisms remain to be determined. Further important parameters of the process of wound healing, such as the size of granulation tissue, the recruitment of inflammatory cells, angiogenesis, the development of a new collagen matrix and the reconstitution of a new epidermis with an underlying basal membrane are unaffected in the MMP13 mutant mice. These data indicate that MMP13 is not absolutely required for these processes. Alternatively, another MMP compensates the function of MMP13 in these processes. A possible candidate for the compensation is MMP9, which shows a similar expression pattern during the process of wound healing like MMP13. Wound healing experiments with MMP9 deficient mice performed in this work show a somewhat retarded wound closure compared to control mice. This indicates that MMP9 has an accelerating effect on the process of wound healing. The expression of MMP9 at the wound edge of MMP13 deficient mice shown in this work may account for the accelerated wound closure seen in MMP13 deficient mice.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Matrix-Metalloproteinasen sind an vielen biologischen Prozessen beteiligt, in denen die Umstrukturierung extrazellulärer Matrix benötigt wird. Solche Vorgänge sind zum Beispiel die Embryonalentwicklung, die Bildung und Umstrukturierung von Knochen, die Bildung neuer Blutgefäße, die Metastasierung von Tumorzellen und die Wundheilung der Haut.
In dieser Arbeit wurde die Funktion der Matrix-Metalloproteinase-13 (MMP-13) untersucht. MMP-13 wird in der Embryonalentwicklung und der adulten Maus im Knochengewebe exprimiert. In der normalen Haut kann keine MMP-13-Expression nachgewiesen werden, jedoch wird ihre Expression nach Verwundung der Haut induziert. Um die Funktion der MMP-13 in der Embryonalentwicklung und der Wundheilung der Haut zu untersuchen, wurde in dieser Arbeit eine aktuell generierte mmp-13 knock-out Maus detailliert untersucht. Diese MMP-13-defizienten Mäuse sind lebensfähig und unterscheiden sich in Größe und Aussehen nicht von Kontrollmäusen. Für die Knochenentwicklung hat das Fehlen der MMP-13 keine signifikanten Konsequenzen. Die Embryonalentwicklung der Haut und ihre Homöostase in der adulten Maus sind in den MMP-13-defizienten Mäusen im Vergleich zu den Kontrollmäusen unverändert. Die in dieser Arbeit durchgeführten Wundheilungsexperimente zeigen einen leicht beschleunigten Wundschluss bei den mmp-13 knock-out Mäusen im Vergleich zu den Kontrollmäusen, wobei der zu Grunde liegende molekulare Mechanismus noch ungeklärt ist. Weitere wichtige Parameter der Wundheilung wie die Größe des Granulationsgewebes, das Rekrutieren von inflammatorischen Zellen, die Angiogenese, die Bildung einer neuen Kollagen-Matrix und der Aufbau einer neuen Epidermis mit darunterliegender Basalmembran sind in den MMP-13-defizienten Wunden im Vergleich zu den Kontrollwunden unverändert. Damit wurde gezeigt, dass die MMP-13 in diesen Prozessen entweder nicht benötigt wird oder ihre Funktion kompensatorisch von einer anderen MMP erfüllt wird. Ein möglicher Kandidat hierfür ist die MMP-9, die ein der MMP-13 ähnliches Expressionsmuster in der Wundheilung aufweist. In dieser Arbeit durchgeführte Wundheilungsexperimente mit MMP-9-defizienten Mäuse zeigen einen verlangsamten Wundschluss im Vergleich zu Kontrollmäusen. Dies deutet auf eine beschleunigende Wirkung der MMP-9 auf den Vorgang des Wundschlusses hin. Die in dieser Arbeit nachgewiesene Expression von MMP-9 am Wundrand der MMP-13-defizienten Wunden könnte demnach zu dem beschleunigten Wundschluss bei den MMP-13-defizienten Wunden beitragen.

Fachgebiet (DDC)
570 Biowissenschaften, Biologie

Schlagwörter

wound healing, wound closure, proteases, collagenase, knock-out, embryogenesis, matrix metalloproteinase-13, mmp-13, collagenase-3

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ISO 690DITTRICH, Bernd, 2004. Die Rolle der murinen Matrix-Metalloproteinase-13 in der Embryonalentwicklung und epidermalen Wundheilung [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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June 1, 2004
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