Nachweis von MMP-9-, MMP-14- und TIMP-1-mRNS im Gehirn von Hunden mit einer Staupeenzephalitis mittels in situ-Hybridisierung

Abstract

Matrix Metalloproteinasen (MMP)umfaßen eine Familie von proteolytischen zink- und calciumabhängigen Endoproteasen, die unter anderem in der Lage sind, die Blut-Hirn-Schranke zu degradieren, extrazelluläre Matrix und das basische Myelinprotein abzubauen. Um die zelluläre Lokalisation und den Gehalt an MMP-9-, MMP-14- und TIMP-1-mRNS im Gehirn von Hunden mit einer demyelinisierenden Staupeenzephalitis zu bestimmen, wurde Formalin-fixiertes und Paraffin-eingebettetes Kleinhirngewebe mittels in situ-Hybridisierung unter Verwendung von DIG-markierten RNS-Sonden untersucht. Zusätzlich erfolgte eine immunhistochemische Untersuchung, um die unterschiedlichen Plaquetypen bei der demyelinisierenden Staupeenzephalitis näher zu charakterisieren. Außerdem wurde sowohl mittels Immunhistologie und in situ-Hybridisierung Staupevirus-Nukleoprotein-Antigen bzw. -mRNS nachgewiesen. Gesunde Kontrolltiere zeigten ein geringes Signal von MMP-9-, MMP-14- und TIMP-1-mRNS in Neuronen, Astrozyten, Mikroglia und Oligodendrozyten. Im Kleinhirn der an Staupe erkrankten Hunde konnte eine starke Zunahme der MMP-9-, MMP-14- und TIMP-1-mRNS Expression vor allem in subakuten Herden mit Entzündung und in chronischen Läsionen beobachtet werden. Zusätzlich lag die Zahl der MMP-9- und MMP-14-mRNS exprimierenden Zellen gegenüber der TIMP-1-mRNS exprimierenden Zellzahl ca. 2- bis 3-mal so hoch. Durch Doppelmarkierungstechniken konnte gezeigt werden, daß in frühen Läsionen vor allem Astrozyten und aktivierte Makrophagen/Mikroglia MMP-9-, -14- und TIMP-1-mRNSexprimierten , wohingegen in älteren Läsionen vor allem Makrophagen/Mikroglia und infiltrierende Leukozyten den Hauptsyntheseort darstellten.Zusammenfassend läßt sich sagen, daß eine im Verhältnis geringere Aufregulierung der TIMP-1-mRNS Expression im Verhältnis zu den MMPs Hinweise auf eine MMP/TIMP Imbalance liefert, welche eine Schlüsselrolle im Fortschreiten der demyelinisierenden Staupeenzephalitis darstellen kann. Matrix metalloproteinases (MMPs) comprise a family of proteolytic zinc- and calcium-dependent enzymes that are capable of disrupting the blood-brain barrier (BBB), mediating the destruction of extracellular matrix and myelin components. MMPs are also involved in facilitating leukocyte migration into inflammatory sites of the central nervous system (CNS). To determine the cellular localization and the level of mRNA of MMP-9, MMP-14 and a tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP-1) in dogs with spontaneous demyelinating distemper encephalitis, formalin-fixed paraffin-embedded cerebella were investigated by in situ-hybridization using specific DIG-labeled RNA-probes. Additionally, immunohistochemistry was performed to characterize the different types of plaques of demyelinating leukoencephalitis. In addition, virus antigen and mRNA was detected by immunohistochemistry and in situ-hybridization. Healthy control dogs revealed a weak signal of MMP-9-, MMP-14-, and TIMP-1-mRNA in various numbers of neurons, astrocytes, microglial cells and oligodendrocytes. In the cerebella of distemper dogs a strong increase of the expression of MMP-9-, MMP-14-, and TIMP-1-mRNA mainly in subacute inflammatory lesions and chronic plaques was observed. Additionally, the number of cells expressing MMP-9- and MMP-14-mRNA increased about 2- to 3-times compared to TIMP-1-mRNA expressing cells. In early lesions, especially astrocytes and activated macrophages/microglial cells displayed a positive signal for MMPs and TIMP-1, whereas in older lesions activated microglia/macrophages and infiltrating lymphocytes represented the main source for MMP-9-, MMP-14-, and TIMP-1-mRNA synthesis as revealed by double-labeling techniques. In summary, the proportionally reduced increase of TIMP-1 compared to MMPs indicates that sustained MMP-TIMP imbalance might represent a key factor leading to progression of demyelination in canine distemper.