Immunomapping of desmosomal and nondesmosomal adhesion molecules in healthy canine footpad, haired skin and buccal mucosal epithelia: comparison with canine pemphigus foliaceus serum immunoglobulin G staining patterns

Authors

  • Petra Bizikova,

    1. Department of Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
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  • Keith E. Linder,

    1. Center for Comparative Medicine and Translational Research, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
    2. Department of Population Health and Pathobiology, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
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  • Thierry Olivry

    1. Department of Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
    2. Center for Comparative Medicine and Translational Research, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
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  • Sources of Funding
    American College of Veterinary Dermatology.

  • Conflict of Interest
    No conflicts of interest have been declared.

Thierry Olivry, Department of Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine, Veterinary Teaching Hospital, North Carolina State University, 4700 Hillsborough Street, Raleigh, NC 27606, USA. E-mail: thierry_olivry@ncsu.edu

Abstract

Pemphigus foliaceus (PF) is the most common canine autoimmune skin disease. In contrast to human PF (hPF), desmoglein-1 is a minor autoantigen in the canine disease. The major autoantigen(s) of canine PF (cPF) remain(s) unknown, which limits the ability to perform mechanistic studies of lesion formation and the development of novel diagnostic and therapeutic strategies for this disease. The immunofluorescence patterns of selected desmosomal (desmoglein-1, desmoglein-3, desmocollin-1, desmocollin-3, desmoplakin-1/2, plakoglobin and plakophilin-1) and nondesmosomal adhesion proteins (E-cadherin, claudin-1, zona occludens-1 and occludin) in healthy canine footpad, haired skin and buccal mucosal epithelia were determined using hPF and pemphigus vulgaris sera and specific antibodies. The immunostaining patterns were then compared with that of indirect immunofluorescence staining with 66 cPF sera. Most cPF sera (58 of 66; 88%) exhibited positive staining along keratinocyte margins in the stratum spinosum and stratum granulosum of canine footpad. One serum contained autoantibodies binding solely to stratum granulosum keratinocytes. Concurrent intercellular fluorescence in the stratum basale was limited to seven of 66 cPF sera (11%). Only 12 of 66 cPF sera (18%) also exhibited positive IF staining of the buccal mucosa. This study confirms the immunological heterogeneity of cPF immunoglobulin G autoantibodies. Moreover, the major indirect immunofluorescence staining pattern and the inability of most cPF sera to label the buccal mucosa closely matched that of desmocollin-1. These observations warrant further investigation of desmocollin-1 as a potential major cPF autoantigen.

Résumé

Le pemphigus foliacé (PF) est la dermatose auto-immune la plus fréquente chez le chien. Contrairement au PF de l’homme (hPF), la desmogléine-1 est un auto-antigène mineur dans la maladie canine. L’auto-antigène ou les auto-antigènes du PF canin (cPF) reste(nt) inconnus, ce qui limite la faisabilité d’études élémentaires sur la formation des lésions et le développement de nouvelles méthodes diagnostiques et thérapeutiques. Les patrons d’immunofluorescence de certaines protéines d’adhésion desmosomiques (desmogléine-1, desmogléine-3, desmocolline-1, desmocolline-3, desmoplakine-1/2, plakoglobine et plakophiline-1) et non-desmosomiques (E-cadhérine, claudine-1, ZO-1, occludine) des coussinets de chiens, de peau velue et de muqueuse buccale, ont été déterminés grâce à des sera et des anticorps spécifiques d’hPF et de pemphigus vulgaires. Les patrons d’immunomarquage ont été ensuite comparés aux marquages IF indirecte de 66 sera de cPF. La majorité des sera de cPF (58/66; 88%) ont montré un marquage positif sur les marges des kératinocytes du stratum spinosum et du stratum granulosum des coussinets de chiens. Un sérum contenant des auto-anticorps s’est uniquement lié aux kératinocytes du stratum granulosum. Une fluorescence intercellulaire simultanée de la couche basale était limitée à 7/66 sera de cPF (11%). Seuls 12/66 sera de cPF (18%) ont également montrés une immunofluorescence positive de la muqueuse buccale. Cette étude confirme l’hétérogénicité immunologique des auto-anticorps IgG de cPF. De plus, le patron principal d’immunofluorescence indirecte et l’incapacité de la plupart des sera de cPF à marquer la muqueuse buccale coïncide étroitement avec la desmocolline-1. Ces observations nécessitent davantage de recherche sur la desmocolline 1 comme auto-antigène majeur potentiel de cPF.

Resumen

El pénfigo foliáceo (PF) es la enfermedad autoinmune mas común en perros. En contraste con la enfermedad humana (h) PF, la desmogleína -1 es un autoantígeno menor en la enfermedad canina. El mayor autoantígeno(s) del PF canino (cPF) permanece desconocido, lo cual limita la capacidad de realizar estudios mecanísticos de la formación de lesiones y el desarrollo de nuevas estrategias diagnosticas y terapéuticas para la enfermedad. Se determinaron los patrones de inmunofluorescencia de proteínas de adhesión desmosómicas (desmogleínas 1 y 3, desmocolinas 1 y 3, desmoplaquina1/2, placoglobina y placofilina-1) y no desmosómicas (cadherina E, claudina-1, ZO-1 y ocludina) en la almohadilla plantar, piel con pelo y mucosa oral de perros sanos utilizando sueros de hPF y pénfigo vulgaris y anticuerpos específicos. Los patrones de inmunotinción se compararon con los de inmunofluorescencia indirecta de 66 sueros de cPF. La mayoría de los sueros de cPF (58/66, 88%) presentaron tinción positiva a los largo de los márgenes de los queratinocitos en el estrato espinoso y el estrato granuloso de la almohadilla plantar canina. Un suero contenía auto-anticuerpos que se unían solamente al estrato granuloso de queratinocitos. Fluorescencia intercelular concurrente en el estrato basal se limito a 7/66 sueros de cPF (11%). Solo 12/66 sueros de cPF (18%) presentaron también tinción de inmunofluorescencia en la mucosa oral. Este estudio confirma la heterogeneidad inmunológica de los autoanticuerpos IgG en cPF. Más aun, la localización del mayor patrón de inmunofluorescencia indirecta y la falta de tinción de la mucosa oral en la mayoría de los casos se asemeja al patrón de desmocolina-1. Estas observaciones requieren mayor investigación de la desmocolina-1 como un autoantígenos potencial en cPF.

Zusammenfassung

Bei Pemphigus foliaceus (PF) handelt es sich um die häufigste canine Autoimmunerkrankung. Im Gegensatz zu PF beim Menschen (h) ist Desmoglein-1 ein Neben-Auto-Antigen bei der Erkrankung des Hundes. Das bzw. die wichtigste(n) Autoantigen(e) des caninen PF (cPF) ist/sind noch unbekannt, wodurch die Möglichkeit mechanistische Studien im Bezug auf die Entstehung der Veränderungen durchzuführen und neue diagnostische und therapeutische Strategien für diese Krankheit zu entwickeln, eingeschränkt bleibt. Die Immunfluoreszenz-Muster von ausgewählten desmosomalen (Desmoglein-1, Desmoglein-3, Desmocollin-1, Desmocollin-3, Desmoplakin-1/2, Plakoglobin und Plakophilin-1) und nicht-desmosomalen (E-Cadherin, Claudin-1, ZO-1, Occludin) Adhäsionsmolekülen in gesunden Fußballen des Hundes, in behaarter Haut und im Epithel der Backenschleimhaut wurden mittels hPF und Pemphigus vulgaris Seren und spezifischen Antikörpern bestimmt. Die Muster der Immunfärbung wurden dann mit der indirekten Immunfluoreszenzfärbung mit 66 cPF Seren verglichen. Die meisten cPF Seren (58/66; 88%) zeigten eine positive Färbung entlang der Ränder der Keratinozyten im Stratum spinosum und Stratum granulosum der Fußballen der Hunde. Ein Serum enthielt Auto-Antikörper, die ausschließlich an die Keratinozyten des Stratum granulosum gebunden waren. Eine begleitende interzelluläre Fluoreszenz im Stratum basale war auf 7/66 cPF Seren beschränkt. Nur 12/66 cPF Seren (18%) zeigten auch eine positive Immunfluoreszenzfärbung der Backenschleimhaut. Diese Studie bestätigt die immunologische Heterogenität der IgG Antikörper beim cPF. Darüber hinaus entsprachen das hauptsächliche Muster der indirekten Immunfluoreszenz und die Unfähigkeit der meisten cPF Seren, die Backenschleimhaut zu färben, Desmocollin-1. Diese Beobachtungen rechtfertigen weitere Untersuchungen von Desmocollin-1 als potentielles Hauptautoantigen beim cPF.

Abstract

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