Background: Our group has identified CD109 as a novel TGF-beta antagonist which inhibits TGF-beta signaling and extracellular matrix (ECM) protein production in vitro and fibrotic responses in vivo. Since some fibrotic skin disorders such as hypertrophic scarring and scleroderma are associated with hypoxia, we examined whether CD109 is able to regulate ECM deposition under low oxygen tension in vivo.Objectives: (1) To validate a bipedicle skin flap-induced hypoxic wound model in mice and (2) to determine the role of CD109, a TGF-beta antagonist, in hypoxic wound healing using transgenic mice overexpressing CD109 in the skin.Method: Transgenic mice and wild-type littermates were used to generate a hypoxic wound model (previously validated in rats) by creating dorsal bipedicle skin flaps with centrally located excisional wounds. Excisional wounds were made in mice from each experimental group, namely (i) without skin flaps, (ii) with skin flaps but no underlying silicone sheet, and (iii) with skin flaps having an underlying silicone sheet. Excisional wounds lateral to the dorsal skin flaps served as internal controls in group (iii). Mice were sacrificed at day 7 or 14 after surgery, and tissues were harvested for analysis. Histological changes were analyzed by H&E and Masson's Trichrome staining, degrees of hypoxia were evaluated by immunohistochemistry (IHC) and alterations in TGF-beta signaling pathway components were determined by Western blot.Results: Both transgenic and wild-type mice sacrificed at day 7 and 14 post-wounding showed evidence of hypoxia by IHC within flap wounds with underlying silicone, validating this animal model in mice. Importantly, transgenic mice sacrificed at day 7 post-wounding demonstrated decreased collagen I and fibronectin deposition (ECM proteins) in the hypoxic wounds as compared to hypoxic wounds in their wild-type counterparts, and to non-hypoxic internal control wounds. This correlated with decreased dermal thickness in these mice. Secondly, transgenic mice showed no detectable difference in angiogenesis in hypoxic or non-hypoxic control wounds as compared to wild-type counterparts. Finally, CD109 expression decreased with increasing degrees of hypoxia found in excisional wounds.Conclusions: Bipedicle skin flap-induced hypoxic wounds in CD109 transgenic mice display decreased collagen I and fibronectin content and decreased dermal thickness during excisional wound healing. These data suggest that CD109 regulates hypoxic wound healing by decreasing the production of ECM components. In addition, CD109 expression inversely correlates with the degree of hypoxia found in excisional wounds. As a result, manipulating this molecule may have potential therapeutic value for the treatment of fibrotic and hypoxic skin disorders caused by diseases such as scleroderma and diabetes. / Contexte: Notre groupe a identifié CD109 en tant que nouvel antagoniste du TGF-beta capable d'inhiber la production de protéines de la matrice extracellulaire (MEC) in vitro. Puisque certains désordres fibrotiques de la peau, tels que les cicatrices hypertrophiques et la sclerodermie, sont associés à l'hypoxie, nous avons examiné si CD109 est capable de réguler le dépot de la MEC dans des conditions hypoxiques in vivo.Objectifs: (1) Valider un modèle murin de plaie ischémique réalisée par lambeaux bi-pédiculés, et (2) déterminer le rôle de CD109, un antagonsite du TGF-beta, dans les blessures hypoxiques, en utilisant des souris transgéniques surexprimant CD109 dans la peau.Méthodes: Des souris transgéniques et des animaux sauvages de la même portée ont été utilisées pour générer un modèle de blessure hypoxique (précédemment valider chez le rat), en créant sur leur dos un lambeau de peau bi-pédiculé avec en son centre une plaie excisionnelle. Les plaies excisionnelles ont été réalisées dans des souris de chaque groupe expérimental: (i) sans lambeau, (ii) avec lambeau, mais sans feuille de silicone en dessous, et (iii) avec une feuille de silicone en dessous du lambeau. Des plaies excisionnelles latérales aux lambeaux ont servis de contrôle interne. Les souris ont été sacrifiées 7 ou 14 jours après chirurgie, et les tissus ont été collectés pour analyse. Les changements histologiques ont été analysés par coloration aux H&E et Masson's Trichrome, le degré d'hypoxie a été évalué par immunohistochimie (IHC) et les modifications des composants de la voie du TGF-beta ont été déterminés par Western blot.Résultats: 7 et 14 jours après leur création, les plaies excisionnelles réalisées sur les lambeaux de peau montrent des signes d'hypoxie par IHC aussi bien chez les souris transgéniques que sauvages, validant ainsi ce modèle chez la souris. De plus, une baisse de la déposition du collagène I et de la fibronectine (deux protéines de la matrice extracellulaire) est observée dans les blessures ischémiques des souris transgéniques sacrifiées 7 jours après chirurgie, comparées aux blessures hypoxiques des animaux sauvages et aux blessures non-hypoxiques des contrôles internes. Ceci corrèle avec une diminution de l'épaisseur du derme chez ces souris. En outre, les animaux transgéniques ne présentent pas d'augmentation de l'angiogénèse dans les blessures ischémiques et non ischémiques, comparés aux souris sauvages. Finalement, l'expression de CD109 est inversement proportionnelle au degré d'hypoxie des plaies excisionnelles.Conclusions: Les plaies hypoxiques réalisées par lambeaux bi-pédiculés des souris transgéniques pour CD109 ont une diminution du collagène I et de la fibronectine et montrent une réduction de l'épaisseur du derme lors de la cicatrisation des plaies excisionnelles. Ces résultats suggèrent que CD109 régule la cicatrisation des blessures hypoxiques en réduisant la production de composants de la matrice extracellulaire. De plus, l'expression de CD109 est inversement proportionnelle au degré d'hypoxie des plaies excisionnelles. Donc, manipuler cette molécule pourrait avoir un bienfait thérapeutique pour le traitement de désordres fibrotiques et hypoxiques de la peau causés par des maladies telles que la sclérodermie et le diabète.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.96688 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Winocour, Sebastian |
| Contributors | Anie Philip (Internal/Supervisor), M Lucie Lessard (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Surgery) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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