Nachweis und Einfluss von Matrix-Metalloproteinasen bei der Parodontitis des Hundes

Abstract

Die Literaturübersicht der vorliegenden Arbeit behandelt die Anatomie der Mundhöhle, der Zähne und des Zahnhalteapparates des Hundes sowie die Pathogenese und Bedeutung der Parodontitis. Im Folgenden werden die Enzymfamilie der Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) und ihre Inhibitoren, die TIMPs, vorgestellt sowie ihre Rolle bei der kaninen und humanen Parodontitis sowie verschiedener weiterer Erkrankungen dargelegt.Auf Grundlage der vorwiegend humanmedizinischen Literatur wurde folgende Hypothese aufgestellt: Bei der Parodontitis des Hundes kommt es abhängig vom Schweregrad der Erkrankung zu einer gesteigerten Expression von MMPs und zu einer verminderten Expression von TIMPs in der gingivalen Schleimhaut. Zur Überprüfung dieser Hypothese wurden 57 Hunde einer klinischen und radiologischen Untersuchung der Mundhöhle unterzogen. 12 Hunde wiesen eine gesunde Gingiva und ein gesundes Parodont auf, 20 Hunde eine Gingivitis und 25 Hunde eine gering-, mittel- oder hochgradige Parodontitis. Von den untersuchten Hunden wurden Gingivabioptate gewonnen und diese histologisch mittels HE-gefärbter Präparate untersucht. 12 Hunde wiesen eine physiologische Gingiva auf, in den restlichen Fällen konnte eine gering-, mittel- oder hochgradige Entzündung der gingivalen Schleimhaut festgestellt werden. Die immunhistologische Darstellung von MMP-2, -3, -8 und -9 sowie von TIMP-1 und TIMP-2 erfolgte mittels Avidin-Biotin-Peroxidase-Komplex-Methode. Es wurde eine lichtmikroskopische Auswertung der HE-gefärbten und der immunhistologischen Präparate durchgeführt und die Ergebnisse statistisch ausgewertet.Es bestehen statistisch signifikante, positive Zusammenhänge zwischen dem histologisch ermittelten Entzündungsgrad und dem immunhistologischen Signal von MMP-8 und MMP-9 in der subepithelialen Lamina propria in ihrer Gesamtheit, dem immunhistologischen Signal von MMP-2, -3, -8 und -9 in Entzündungszellen der subepithelialen Lamina propria, dem immunhistologischen Signal von MMP-9 in der mittleren Lamina propria in ihrer Gesamtheit sowie dem immunhistologischen Signal von MMP-2 und MMP-9 in Entzündungszellen der mittleren Lamina propria. Zudem bestehen statistisch signifikante, positive Zusammenhänge zwischen Veränderungen im Kollagenfasergehalt und dem immunhistologischen Signal von MMP-2, -8 und -9 in Entzündungszellen der subepithelialen Lamina propria sowie dem immunhistologischen Signal von MMP-9 in der subepithelialen und mittleren Lamina propria in ihrer Gesamtheit.Die aufgestellte Hypothese, dass es bei der Parodontitis des Hundes abhängig vom Schweregrad der Erkrankung zu einer gesteigerten Expression von MMPs in der gingivalen Schleimhaut kommt, kann somit für MMP-2, -3, -8, und -9 an den genannten Lokalisationen bestätigt werden.Bezüglich TIMP-1 und TIMP-2 können keine entsprechenden statistisch signifikanten Zusammenhänge festgestellt werden. Es bestehen jedoch an verschiedenen Lokalisationen statistisch auffällige, negative Zusammenhänge zwischen TIMP-1 bzw. TIMP-2 und dem klinischen Grad der Parodontalerkrankung, zwischen TIMP-1 und dem histologisch ermittelten Entzündungsgrad sowie zwischen TIMP-1 und Veränderungen im Kollagen-fasergehalt. Außerdem besteht ein statistisch auffälliger, positiver Zusammenhang zwischen dem histologisch ermittelten Entzündungsgrad und dem immunhistologischen Signal von TIMP-2 in den Zellen der mittleren Lamina propria in ihrer Gesamtheit.Die Hypothese, dass es bei der Parodontitis des Hundes abhängig vom Schweregrad der Erkrankung zu einer verminderten Expression der TIMPs in der gingivalen Schleimhaut kommt, kann somit mit Einschränkungen bestätigt werden.Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in der vorliegenden Arbeit die Expression von MMP-2, -3, -8 und -9 sowie von TIMP-1 und TIMP-2 in der kaninen gingivalen Schleimhaut dargestellt wurde. Im Rahmen der Parodontitis kommt es zu einer verstärkten Expression der untersuchten MMPs und einer tendenziell verminderten Expression der TIMPs. Es lässt sich schlussfolgern, dass es bei Vorliegen einer Parodontitis zu einer tendenziell verminderten Inhibition der MMPs durch die TIMPs kommt und MMP-2, -3, -8 und -9 zur Zerstörung des parodontalen Halteapparates bei der Parodontitis des Hundes beitragen. The literature section of the present work deals with the anatomy of the canine oral cavity, the teeth and the periodontium as well as the pathogenesis and relevance of periodontal disease. Hereafter, the enzyme family of matrix metalloproteinases (MMPs) and their inhibitors, the TIMPs, are presented as well as their role in canine and human periodontal disease and several other diseases.Based on the literature, originating from human medicine mainly, it was hypothesized that in canine periodontal disease, depending on severity, an increased expression of MMPs and a decreased expression of TIMPs in gingival mucosa is present.In order to verify this hypothesis, the oral cavities of 57 dogs were examined clinically and radiologically. In 12 dogs, the gingiva and periodontium were unchanged, in 20 dogs, a gingivitis was present and in 25 dogs, a low, middle or high-grade periodontitis was observed. Gingival biopsies were obtained from the examined dogs and histologically analyzed via HE-stained sections. In 12 dogs, the gingiva was physiologic, in the other dogs, a low, middle or high-grade inflammation of the gingival mucosa was present. The immunohistological detection of MMP-2, -3, -8, and -9 as well as TIMP-1 and TIMP-2 was performed by avidin-biotin-peroxidase-complex-technique. A light microscopic evaluation of the HE-stained and the immunohistological sections was performed and the results were assessed statistically.Statistically significant, positive correlations were determinded between the histological degree of inflammation and the immunohistological signal of MMP-8 and MMP-9 in the subepithelial lamina propria in general, the immunohistological signal of MMP-2, -3, -8 and -9 in inflammatory cells of the subepithelial lamina propria, the immunohistological signal of MMP-9 in the mid lamina propria in general as well as the immunohistological signal of MMP-2 and MMP-9 in inflammatory cells of the mid lamina propria. There are also statistically significant, positive correlations between changes in collagen fiber content and the immunohistological signal of MMP-2, -8 and -9 in inflammatory cells of the subepithelial lamina propria as well as the immunohistological signal of MMP-9 in subepithelial and mid lamina propria in general.The postulated hypothesis, that in canine periodontal disease, depending on severity, an increased expression of MMPs in gingival mucosa is present can therefore be confirmed for MMP-2, -3, -8, and -9 in the above mentioned localizations.With regard to TIMP-1 or TIMP-2, respective statistically significant correlations cannot be determined. However, at several localizations, there are statistically noticeable, negative correlations between TIMP-1 and TIMP-2 and the clinical degree of periodontal disease, between TIMP-1 and the histological degree of inflammation as well as between TIMP-1 and changes in collagen fiber content. Furthermore, a statistically noticeable, positive correlation between the histological degree of inflammation and the immunohistological signal of TIMP-2 in cells of the mid lamina propria in general is present.The hypothesis that in canine periodontal disease, depending on severity, a decreased expression of TIMPs in gingival mucosa is present can therefore be confirmed with limitations.In summary, it can be noted that the present study displays the expression of MMP-2, -3, -8 and -9 as well as TIMP-1 and TIMP-2 in canine gingival mucosa. In case of periodontal disease, an increased expression of the named MMPs and a tendentially decreased expression of TIMPs is present. It can be concluded that in case of periodontal disease, a tendentially decreased inhibition of MMPs via TIMPs is present and that MMP-2, -3, -8 and -9 are contributing to the destruction of the periodontium in canine periodontal disease.