Stratum corneum removal facilitates experimental sensitization to mite allergens in atopic dogs

Authors

  • 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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  • Jessica Wofford,

    1. Department of Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
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  • Judy S. Paps,

    1. Department of Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
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  • Stanley M. Dunston

    1. Department of Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
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  • Sources of Funding
    This study was self-funded.

  • 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

In humans with atopic dermatitis and in mouse models of IgE-mediated allergic diseases, evidence is mounting that the stratum corneum (SC) provides an important barrier against environmental allergens. At this time, it is not known whether the SC has a similar role in dogs, especially in those with atopic dermatitis. The objectives of this pilot study were to determine whether SC removal led to earlier and stronger sensitization of atopic dogs to Dermatophagoides farinae (Df) house dust mites. Five Maltese-beagle atopic (MBA) dogs were sensitized epicutaneously after the SC was removed with ten tape strips (TS group), while sensitization was done without tape strips in five other MBA dogs (nontape stripping; NTS group). During this 16 week study, sensitization was assessed with allergen-specific IgE serology, intradermal testing with Df allergens and determination of stimulation indices of blood mononuclear cells cultured with Df and stained for CD4 and the activation markers CD25 or CD30. Compared with dogs from the NTS group, those of the TS group exhibited earlier rises in Df-specific IgE serum levels, usually had higher allergen-specific IgE titres, showed higher intradermal test reactivity and had earlier increases and higher percentages of CD25- or CD30-positive activated allergen-specific peripheral CD4-positive T lymphocytes. These observations implicate a role of the SC as a barrier limiting sensitization to exogenous allergens in this experimental atopic dog model.

Résumé

Dans la dermatite atopique humaine et les modèles murins de maladies allergiques médiées par les IgE, il est prouvé que le stratum corneum (SC) joue un rôle important de barrière contre les allergènes environnementaux. A ce jour, nous ne savons pas si le SC a un rôle identique chez le chien, en particulier chez les chiens atopiques. Les objectifs de cette étude pilote sont de déterminer si le retrait du SC entraîne une sensibilisation plus précoce et plus intense des chiens atopiques aux acariens de la poussière de maison Dermatophagoides farinae (Df). Cinq beagles maltais atopiques (MBA) ont été sensibilisés par voie épicutanée après que le SC ait été retiréà l’aide de 10 rubans adhésifs (groupe TS). La sensibilisation était réalisée parallèlement chez cinq autres chiens MBA, sans ruban adhésif (groupe NTS-Non tape stripping). Au cours des 16 semaines d’étude, la sensibilisation était évaluée par des sérologies d’IgE spécifiques d’allergènes, des tests intradermiques avec Df et la mise en évidence des indices de stimulation des cellules mononuclées sanguines cultivées avec Df et marquées pour CD4 et les marqueurs d’activation CD25 et CD30. En comparaison avec les chiens du groupe NTS, les chiens du groupe TS ont montré une élévation des taux sériques d’IgE spécifiques de Df plus précoces et en général plus élevés, montraient une réactivité plus importante aux tests intradermiques et avaient une augmentation plus rapide et plus haute des pourcentages de lymphocytes CD4+ périphériques spécifiques d’allergènes activés CD25 ou CD30+. Ces observations sont en faveur du rôle de barrière du SC, limitant la sensibilisation aux allergènes exogènes dans ce modèle expérimental de chiens atopiques.

Resumen

En seres humanos con dermatitis atópica y en modelos murinos de enfermedades alérgicas mediadas por IgE, existen evidencias acumuladas que el estrato corneo (SC) confiere una barrera importante frente a alergenos ambientales. En estos momentos no se sabe si el SC tiene una función similar en perros, especialmente en perros con dermatitis atópica. Los objetivos de este estudio piloto fueron determinar si la retirada del SC producía una sensitización más rápida y más intensa en perros atópicos a ácaros del polvo Dermatophagoides farinae (Df). Cinco perros atópicos cruzados Maltes-Beagle (MBA) fueron sensitizados por vía epicutánea tras remover el SC con diez pegadas de cinta adhesiva (grupo TS) mientras que la sensitización se realizó sin TS en otros cinco perros MBA (perros sin cinta adhesiva, grupo NTS). Durante las 16 semanas de estudio la sensitización se evaluó mediante serología para IgE específicas, prueba intradermal con alergenos de Df y tinción para linfocitos CD4 y marcadores de activación CD25 o CD30. Comparados con los perros del grupo NTS, los perros del grupo TS presentaron elevaciones mas tempranas en los niveles de IgE específicos para Df, tenían normalmente títulos mas elevados de IgE, mostraron mayor reactividad en las pruebas intradérmicas, y tuvieron incrementos mas tempranos y mayores porcentajes de linfocitos CD4 periféricos específicos de alergeno positivos para CD25 o CD30. Estas observaciones indican un papel del SC como barrera limitante para la sensitización a alergenos exógenos en este modelo experimental de atopia canina.

Zusammenfassung

Bei Menschen mit atopischer Dermatitis und bei Mausmodellen mit IgE-mediierten allergischen Erkrankungen besteht zunehmende Evidenz dafür, dass das Stratum corneum (SC) eine wichtige Barriere gegenüber Umweltallergenen darstellt. Zum jetzigen Zeitpunkt ist es nicht bekannt, ob SC bei Hunden, vor allem bei jenen mit atopischer Dermatitis, eine ähnliche Rolle spielen. Die Ziele dieser Pilotstudie waren es, zu bestimmen, ob die Entfernung des SC zu einer früheren und stärkeren Sensibilisierung der atopischen Hunde auf Dermatophagoides farinae (Df) Hausstaubmilben führen würde. Fünf atopische Malteser-Beagles (MBA) wurden, nachdem das SC mit zehn Klebestreifen (TS Gruppe) entfernt worden war, epikutan sensibilisiert, während eine Sensibilisierung bei fünf anderen MBA Hunden ohne TS (Keine Klebestreifenentfernung - NTS - Gruppe) durchgeführt wurde. Während dieser 16 wöchigen Studie wurde die Sensibilisierung mittels IgE Serologie, mittels Intradermaltest mit Df Allergenen und durch die Bestimmung von Stimulationsindizes der mononukleären Zellen im Blut, die mit Df kultiviert und gegen CD4, sowie gegen die Aktivierungsmarker CD25 oder CD30 gefärbt worden waren, beurteilt. Im Vergleich zu den Hunden in der NTS Gruppe zeigten jene der TS Gruppe frühere Anstiege der Df-spezifischen IgE Serumwerte, sie hatten üblicherweise höhere Allergen-spezifische IgE Titer, sie zeigten eine höhere Reaktivität im Intradermaltest und hatten frühere Zunahmen und höhere Prozentanteile an CD25 oder CD30-positiven aktivierten Allergen-spezifischen peripheren CD4-positiven T-Lymphozyten. Diese Beobachtungen ermöglichen eine Argumentation für das SC als eine Barriere, die die Sensibilisierung gegenüber exogenen Allergenen in diesem experimentellen Modell atopischer Hunde limitiert.

Abstract

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