The contribution of stem cells to epidermal and hair follicle tumours in the dog

Authors

  • Chiara Brachelente,

    1. Department of Biopathological Sciences and Hygiene of Animal and Alimentary Productions, Faculty of Veterinary Medicine, University of Perugia, Perugia, Italy
    Search for more papers by this author
  • Ilaria Porcellato,

    1. Department of Biopathological Sciences and Hygiene of Animal and Alimentary Productions, Faculty of Veterinary Medicine, University of Perugia, Perugia, Italy
    Search for more papers by this author
  • Monica Sforna,

    1. Department of Biopathological Sciences and Hygiene of Animal and Alimentary Productions, Faculty of Veterinary Medicine, University of Perugia, Perugia, Italy
    Search for more papers by this author
  • Elvio Lepri,

    1. Department of Biopathological Sciences and Hygiene of Animal and Alimentary Productions, Faculty of Veterinary Medicine, University of Perugia, Perugia, Italy
    Search for more papers by this author
  • Luca Mechelli,

    1. Department of Biopathological Sciences and Hygiene of Animal and Alimentary Productions, Faculty of Veterinary Medicine, University of Perugia, Perugia, Italy
    Search for more papers by this author
  • Laura Bongiovanni

    1. Department of Comparative Biomedical Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, University of Teramo, Teramo, Italy
    Search for more papers by this author

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

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

Chiara Brachelente, Department of Biopathological Sciences and Hygiene of Animal and Alimentary Productions, Faculty of Veterinary Medicine, University of Perugia, Via San Costanzo, 4 – 06126 Perugia, Italy. E-mail:chiara.brachelente@unipg.it

Abstract

Background –  Although cutaneous stem cells have been implicated in skin tumourigenesis in humans, no studies have been conducted to elucidate the presence and the possible role of stem cells in hair follicle tumours in the dog.

Hypothesis –  Stem cell markers are expressed in canine epidermal and follicular tumours and can be used to better understand the biology and origin of these tumours.

Animals and Methods –  In the present study, normal skin sections and 44 follicular tumours were retrospectively investigated for the immunohistochemical expression of keratin 15 (K15) and nestin. In addition, 30 squamous cell carcinomas were evaluated for K15 expression.

Results –  In normal skin, K15 and nestin were expressed in the outer root sheath cells of the isthmic portion of the hair follicle (bulge region), and K15 expression was also scattered in the basal cell layer of the epidermis. Infundibular keratinizing acanthomas, pilomatricomas and squamous cell carcinomas were mostly negative for K15, trichoblastomas were moderately to strongly positive, tricholemmomas were either negative or strongly positive, and trichoepitheliomas had heterogeneous staining. Nestin expression was generally faint in all follicular tumours.

Conclusions and clinical importance –  Our results show that K15 can be a reliable marker for investigating the role of stem cells in hair follicle tumours of the dog, while nestin was judged to be a nonoptimal marker. Furthermore, our study suggests that hair follicle stem cells are present in the bulge region of hair follicles and could possibly play a role in tumourigenesis of canine tumours originating from this portion of the follicle, namely trichoblastomas, tricholemmomas and trichoepitheliomas. The loss of K15 expression in squamous cell carcinomas compared with normal skin suggests that this event could be important in the malignant transformation.

Résumé

Contexte – Bien que les cellules souches cutanées aient été impliquées dans la genèse des tumeurs cutanées chez l’homme, aucune étude n’a été menée pour déterminer la présence et le rôle potentiel des cellules souches dans les tumeurs des follicules pileux chez le chien.

Hypothèse – Les marqueurs des cellules souches sont exprimés par les tumeurs canines épidermiques et folliculaires et peuvent être utilisés pour une meilleure compréhension de la biologie et de l’origine de ces tumeurs.

Sujets et Méthodes – Dans cette étude, l’expression immunohistochimiques de kératine 15 (K15) et de nestine a été rétrospectivement étudiée sur des sections cutanées normales et 44 tumeurs folliculaires. De plus, l’expression de K15 a étéévaluée pour 30 carcinomes épidermoïdes.

Résultats – Dans la peau normale, K15 et nestine sont exprimées par les cellules de la gaine épithéliale externe de la portion isthmique du follicule pileux (région du bulge); K15 s’exprime aussi de façon disséminée dans la couche basale de l’épiderme. Les acanthomes kératinisés infundibulaires, les pilomatrichomes et les carcinomes épidermoïdes étaient principalement négatifs pour K15, les trichoblastomes étaient modérément à fortement positifs, les tricholemmomes étaient soit négatifs soit fortement positifs enfin, les trichoépithéliomes avaient une coloration hétérogène. L’expression de nestine était généralement faible pour toutes les tumeurs folliculaires.

Conclusion et importance Clinique – Nos résultats montrent que K15 peut être un marqueur fiable pour l’étude du rôle des cellules souches dans les tumeurs du follicule pileux du chien tandis que la nestine se révèle pas être un marqueur adapté. En outre, notre étude suggère que les cellules souches des follicules pileux sont présentes dans la région du bulge des follicules pileux et pourraient jouer un rôle dans la genèse des tumeurs canines provenant de cette portion du follicule, à savoir les trichoblastomes, les tricholemmomes et les trichoépitheliomes. La perte de l’expression de K15 par les carcinomes épidermoïdes comparéà la peau normale suggère que cet événement pourrait être important dans la transformation maligne.

Resumen

Introducción –  aunque las células madre cutáneas han sido implicadas en tumorigenesis de la piel en seres humanos, no se ha conducido ningunos estudios para aclarar la presencia y el papel posible de las células madre en tumores del folículo piloso en el perro.

Hipótesis –  los marcadores de la célula madre se expresan en tumores epidérmicos y foliculares caninos y se pueden utilizar para entender mejor la biología y el origen de estos tumores.

Animales y métodos –  en este estudio, se investigaron secciones de piel normal y de 44 tumores de forma retrospectiva para la expresión inmunohistoquímica de queratina 15 (K15) y de nestina. Además, se evaluaron 30 carcinomas de células escamosas para la expresión de K15.

Resultados –  en piel normal, la K15 y nestina se expresaron en células de la vaina externa de la raíz del pelo en la porción ístmica del folículo del pelo (región de la protuberancia), y también hubo expresión dispersa de K15 en la capa basal de la epidermis. Los acantomas queratinizantes del infundibulo, los pilomatricomas y los carcinomas de células escamosas fueron todos negativos para K15, los tricoblastomas fueron de moderado a intensamente positivos, los tricolemmomas fueron negativos o intensamente positivos y los tricoepiteliomas presentaron tinción heterogénea. La expresión de nestina fue generalmente débil en todos los tumores foliculares.

Conclusiones e importancia clínica –  nuestros resultados demuestran que la K15 puede ser un marcador fiable para investigar el papel de las células madre en los tumores del folículo del pelo del perro, mientras que la nestina fue considerada un marcador no óptimo. Además, nuestro estudio sugiere que las células madre del folículo piloso están presentes en la región del la protuberancia de los folículos del pelo y podrían desempeñar posiblemente un papel en la tumorigenesis de los tumores caninos que se originan de esta porción del folículo, a saber tricoblastomas, tricolemmomas y tricoepiteliomas. La pérdida de la expresión K15 en los carcinomas de células escamosas comparada con la piel normal sugiere que este proceso podría ser importante en la transformación maligna.

Zusammenfassung

Hintergrund –  Obwohl kutane Stammzellen mit der Entstehung von Tumoren beim Menschen in Verbindung gebracht werden, sind noch keine Studien durchgeführt worden, um ihr Vorkommen und ihre mögliche Rolle bei der Entstehung von Haarfollikeltumoren beim Hund zu beleuchten.

Hypothese –  Stammzellmarker werden in caninen epidermalen und follikulären Tumoren exprimiert und können dazu verwendet werden, die Biologie und den Ursprung dieser Tumoren besser zu verstehen.

Tiere und Methoden –  In der vorliegenden Studie wurden normale Hautschnitte und 44 Haarfollikel Tumoren retrospektiv auf ihre immunhistochemische Exprimierung von Keratin 15 (K15) und Nestin untersucht. Zusätzlich wurden 30 Plattenepithelkarzinome auf K15 Exprimierung untersucht.

Ergebnisse –  In normaler Haut wurden K15 und Nestin in den Zellen der äußeren Wurzelschicht des Isthmus-Abschnitts des Haarfollikels (“Bulge Region”) exprimiert und eine K15 Exprimierung konnte unregelmäßig verteilt in der Basalschicht der Epidermis gefunden werden. Keratinisierende Akanthome im Infundibulum, Pilomatrikome und Plattenepithelkarzinome waren weitgehend negativ für K15, Trichoblastome waren moderat bis stark positiv, Tricholemmome waren entweder negativ oder stark positiv und Trichoepitheliome zeigten eine heterogene Färbung. Nestin Exprimierung war in allen Tumoren der Haarfollikel generell schwach.

Schlussfolgerungen und klinische Bedeutung –  Unsere Ergebnisse zeigen, dass K15 ein verlässlicher Marker bei der Untersuchung der Rolle der Stammzellen der Haarfollikeltumoren des Hundes sein kann, während Nestin als nicht optimaler Marker beurteilt wurde. Weiters weist unsere Studie darauf hin, dass Haarfollikelstammzellen in der Bulge Region der Haarfollikel vorkommen und möglicherweise bei der Entstehung der Tumoren des Hundes aus diesem Abschnitt des Haarfollikels eine Rolle spielen, und zwar bei Trichoblastomen, Tricholemmomen und Trichoepitheliomen. Der Verlust der K15 Exprimierung in den Plattenepithelkarzinomen im Vergleich zu normaler Haut weist darauf hin, dass dieser Vorgang bei der malignen Umwandlung wichtig sein könnte.

Abstract

inline image

inline image

Ancillary