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Interleukin-31: its role in canine pruritus and naturally occurring canine atopic dermatitis

Authors


  • Sources of Funding: This study was self-funded.

  • Conflict of Interest: All authors are Pfizer Inc. shareholders.

Andrea J. Gonzales, Global Therapeutics Research, Pfizer Animal Health, 7000 Portage Road, Kalamazoo, MI 49001, USA. E-mail: andrea.gonzales@pfizer.com

Abstract

Background –  Interleukin-31 (IL-31) is a member of the gp130/interleukin-6 cytokine family that is produced by cell types such as T helper 2 lymphocytes and cutaneous lymphocyte antigen positive skin homing T cells. When overexpressed in transgenic mice, IL-31 induces severe pruritus, alopecia and skin lesions. In humans, IL-31 serum levels correlate with the severity of atopic dermatitis in adults and children.

Hypothesis/Objective –  To determine the role of IL-31 in canine pruritus and naturally occurring canine atopic dermatitis (AD).

Animals –  Purpose-bred beagle dogs were used for laboratory studies. Serum samples were obtained from laboratory animals, nondiseased client-owned dogs and client-owned dogs diagnosed with naturally occurring AD.

Methods –  Purpose-bred beagle dogs were administered canine interleukin-31 (cIL-31) via several routes (intravenous, subcutaneous or intradermal), and pruritic behaviour was observed/quantified via video monitoring. Quantitative immunoassay techniques were employed to measure serum levels of cIL-31 in dogs.

Results –  Injection of cIL-31 into laboratory beagle dogs caused transient episodes of pruritic behaviour regardless of the route of administration. When evaluated over a 2 h period, dogs receiving cIL-31 exhibited a significant increase in pruritic behaviour compared with dogs that received placebo. In addition, cIL-31 levels were detectable in 57% of dogs with naturally occurring AD (≥13 pg/mL) but were below limits of quantification (<13 pg/mL) in normal, nondiseased laboratory or client-owned animals.

Conclusions –  Canine IL-31 induced pruritic behaviours in dogs. Canine IL-31 was detected in the majority of dogs with naturally occurring AD, suggesting that this cytokine may play an important role in pruritic allergic skin conditions, such as atopic dermatitis, in this species.

Résumé

Contexte –  L’interleukine-31 (IL-31) est un membre de la famille des cytokines interleukine-6/gp130 qui est produit par des types cellulaires comme les lymphocytes T helper 2 et les cellules T cutanée lymphocytaire CLA positives (cutaneous lymphocyte antigen). Lorsque surexprimés chez des souris transgéniques, IL-31 provoque un prurit sévère, de l’alopécie et des lésions cutanées. Chez l’homme, les taux d’IL-31 sériques sont en corrélation avec la sévérité de la dermatite atopique chez les adultes et les enfants.

Hypothèse/Objective –  Déterminer le rôle de l’IL-31 dans le prurit canin et la dermatite atopique canine naturelle (AD).

Animaux –  Des chiens beagles ont été utilisés pour des études en laboratoire. Des échantillons de sérum ont été prélevés sur des animaux de laboratoire, sur des chiens sains et naturellement atopiques de clients.

Méthodes –  Des beagles de laboratoire ont reçu de interleukine-31 canine (ILc-31) par plusieurs voies (intraveineuse, sous-cutanée ou intradermique) et leur prurit a été quantifié/observé par vidéo surveillance. Les techniques quantitatives d’immunomarquage ont été utilisées pour mesurer les concentrations sériques de l’ILc -31 chez les chiens.

Résultats –  L’injection d’ILc-31 aux beagles de laboratoire a causé des épisodes transitoires de prurit quelque soit la voie d’administration. Lorsqu’évalué sur une période de 2 h, le prurit a augmenté de façon significative chez les chiens recevant de l’ILc -31 comparé aux chiens recevant un placebo. En outre, les niveaux de ILc -31 étaient décelables pour 57 % des chiens naturellement atopiques (≥13 pg/mL) mais en dessous des limites de quantification (<13 pg/mL) chez les chiens sains de laboratoire ou appartenant à des clients.

Conclusions –  L’IL-31 canine induit du prurit chez les chiens. L’IL-31 canine a été détectée dans la majorité des chiens naturellement atopiques, suggérant que cette cytokine peut jouer un rôle important dans les dermatoses prurigineuses allergiques comme la dermatite atopique chez cette espèce.

Resumen

Introducción –  la interleuquina 31 (IL-31) es un miembro de la familia de citoquinas gp130/IL-6 que se producen en células tales como los linfocitos T-2 ayudantes y linfocitos T cutáneos estimulados antigénicamente con tropismo cutáneo. Cuando esta interleuquina se expresa en exceso en ratones transgénicos induce prurito severo, alopecia y lesiones de la piel. En humanos, los niveles en suero de la IL-31 están correlacionados con la severidad de la dermatitis atópica en adultos y niños.

Hipótesis/Objetivos –  determinar el papel de la IL-31 en el desarrollo del prurito canino y en dermatitis atópica espontánea (AD).

Animales –  Se utilizaron perros de laboratorio de raza Beagle para los estudios laboratoriales. Se obtuvieron muestras de suero de los animales de laboratorio, de animales de propietarios particulares sin enfermedad, y de animales de propietarios particulares con AD espontánea.

Métodos –  se administro IL-31 a perros de laboratorio de raza Beagle por varias rutas (intravenosa, subcutánea, intradérmica) y se observó el comportamiento indicativo de prurito, cuantificándolo mediante observación en grabaciones de video. Se utilizaron técnicas cuantitativas de inmunoensayo para medir los niveles de cIL-31 en el suero de los perros.

Resultados –  la inyección de IL-31 a los perros Beagle de laboratorio produjo episodios transitorios de comportamiento indicativo de prurito, independientemente de la vía de administración. Cuando se evaluaron durante un periodo de 2 horas, los perros que recibieron IL-31 presentaron un incremento perceptible de comportamiento indicativo de prurito en comparación con los animales a los que se administró placebo. Además hubo niveles detectables de cIL-31 en un 57% de perros con AD espontánea (≥13 pg/ml), pero estuvieron por debajo de los niveles de detección (<13 pg/ml) en perros normales de laboratorio o sin enfermedad de propietarios particulares.

Conclusiones –  la IL-31 canina induce comportamiento indicativo de prurito en perros. La IL-31 se detectó en el suero en la mayoría de los animales con AD espontánea, lo que sugiere que esta citoquina puede tener un papel importante en procesos alérgicos pruriginosos de la piel, tales como la dermatitis atópica, en esta especie.

Zusammenfassung

Hintergrund –  Interleukin-31 (IL-31) ist Teil der gp130/Interleukin-6 Zytokinfamilie, welche von Zelltypen wie den T Helfer2 Lymphozyten und „skin homing“ T Zellen, die das kutane Lymphozytenantigen exprimieren, produziert werden. Wenn es in transgenen Mäusen überexprimiert wird, verursacht IL-31 hochgradigen Juckreiz, Alopezie und Hautveränderungen. Beim Menschen korrelieren die Werte von IL-31 im Serum mit dem Schweregrad der atopischen Dermatitis bei Erwachsenen und Kindern.

Hypothese/Ziele –  Die Rolle von IL-31 beim Juckreiz des Hundes und bei natürlich vorkommender atopischer Dermatitis des Hundes (AD) zu bestimmen.

Tiere –  Es wurden für diesen Zweck gezüchtete Beagles für die Laborstudien verwendet. Es wurden Serumproben von den Labortieren, sowie von Privathunden ohne Krankheit und von Privathunden mit der Diagnose einer natürlich auftretenden AD entnommen.

Methoden –  Den für diesen Zweck gezüchteten Beagles wurde canines Interleukin-31 (cIL-31) auf unterschiedlichem Wege (intravenös, subkutan oder intradermal) verabreicht, auftretender Juckreiz wurde beobachtet bzw. quantitativ mittels Videoaufzeichnung beurteilt. Es wurden quantitative Immunassays verwendet, um die Werte von cIL-31 im Blut von Hunden zu messen.

Ergebnisse –  Eine Injektion von cIL-31 bei den Beagles aus dem Labor verursachte unabhängig von der Route der Administration vorübergehende Episoden von Juckreiz. Während einer 2 stündigen Zeitspanne zeigten Hunde, die cIL-31 erhalten hatten, einen signifikanten Anstieg des Juckreizes im Vergleich zu Hunden, die ein Plazebo erhalten hatten. Zusätzlich waren cIL-31 Werte bei 57% der Hunde mit natürlich auftretender AD (≥13 pg/mL) feststellbar, lagen aber bei normalen, bei gesunden Laborhunden oder bei privaten Tieren unter der quantitativen Nachweisgrenze (<13 pg/mL).

Schlussfolgerungen –  Canines IL-31 verursachte bei Hunden Juckreiz. Canines IL-31 wurde bei der Mehrheit der Hunde mit natürlich auftretender AD festgestellt, was darauf hinweist, dass diese Zytokine möglicherweise eine wichtige Rolle bei juckenden allergischen Hauterkrankungen, wie zum Beispiel bei der atopischen Dermatitis dieser Spezies, spielen könnten.

Abstract

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