Dermatophagoides farinae house dust mite allergen challenges reduce stratum corneum ceramides in an experimental dog model of acute atopic dermatitis

Authors


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

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

Jessica Stahl, Department of Pharmacology, Toxicology and Pharmacy, University of Veterinary Medicine Foundation Hannover, Buenteweg 130559 Hannover, Germany. E-mail: jessica.stahl@tiho-hannover.de

Abstract

Background –  Ceramides are essential stratum corneum (SC) lipids and they play a pivotal role in maintaining effective cutaneous barrier function.

Objectives –  The present study aimed at determining the effect of a Dermatophagoides farinae house dust mite (Df-HDM) allergen challenge on SC ceramides of atopic dogs experimentally sensitized to these allergens.

Animals –  Six Df-HDM-sensitized atopic Maltese–beagle dogs were used.

Methods –  Prechallenge SC was obtained by cyanoacrylate stripping. One week later, the dogs were challenged topically with Df-HDM allergens, which resulted in mild to moderate inflammation 24 h later. Two weeks after challenge, SC of lesional and nonlesional skin was obtained. Finally, SC was collected from challenge sites 2 months after lesion resolution. The different SC lipids were quantified blindly by thin-layer chromatography.

Results –  Significantly lower amounts of ceramides [AH], [AP], [AS], [NP], [EOP], [NS] and [EOS] were observed in lesional SC compared with prechallenge samples, while no significant effect was found on the amount of other lipids, including cholesterol and free fatty acids. The ceramide profile of nonlesional skin generally showed the same postchallenge reduction pattern. Ceramide amounts returned to normal within 2 months after lesion remission.

Conclusion and clinical importance –  These findings suggest that the allergic reactions caused by Df-HDM allergens lead to a selective reduction of SC ceramides, not only at sites of inflammation but also at sites away from those of allergen application. There is normalization of ceramide amounts after inflammation subsides. These observations suggest that the deficiency of ceramides observed in canine atopic skin occurs, at least in part, secondary to inflammation.

Résumé

Contexte –  Les céramides sont des lipides essentiels du stratum corneum (SC) et jouent un rôle clé dans le maintien effectif de la fonction de barrière cutanée.

Objectifs –  Cette étude vise à déterminer l’effet des tests d’allergènes d’acariens de la poussière de maison Dermatophagoides farinae (Df-HDM) sur les céramides du SC de chiens atopiques expérimentalement sensibilisés à ces allergènes.

Sujets –  Six chiens atopiques beagle-maltais sensibilisés à Df-HDM ont été inclus.

Méthodes –  Le SC a été préparé par application de cyano-acrylate. Une semaine plus tard, les chiens ont été testés topiquement avec les allergènes Df-HDM, résultant en une inflammation moyenne à modérée 24h plus tard. Deux semaines après les tests, le SC de peau lésionnelle et non-lésionnelle était obtenu. Enfin, le SC a été collecté de sites testés 2 mois après la résolution des lésions. Les différents lipides du SC ont été quantifiés en aveugle par chromatographie en couche mince.

Résultats –  De significativement plus faibles quantités de céramides [AH], [AP], [AS], [NP], [EOP], [NS] et [EOS] ont été observés dans les SC lésionnels en comparaison avec les échantillons prélevés avant les tests. Aucun effet significatif n’a été trouvé sur la quantité des autres lipides, comme le cholestérol et les acides gras libres. Le profil des céramides de la peau non-lésionnelle a montré généralement le même patron de réduction après-tests. Les quantités de céramides sont revenues à la normale en 2 mois après la rémission des lésions.

Conclusions et importance Clinique –  Ces données suggèrent que les réactions allergiques dues aux allergènes Df-HDM mènent à une diminution sélective des céramides du SC, non seulement aux sites d’inflammation mais aussi aux sites éloignés de ceux d’application des allergènes. Une normalisation des quantités de céramides s’opère après disparition de l’inflammation. Ces observations suggèrent que la carence de céramides observée dans la peau de chien atopique apparait, au moins en partie, secondairement à l’inflammation.

Resumen

Introducción –  las ceramidas son lípidos esenciales del estrato corneo (SC) y juegan un papel importante en el mantenimiento de la efectividad de la función de barrera de la piel.

Objetivos –  el presente estudio pretende determinar el efecto de la re-exposición a alergeno derivado del ácaro del polvo del hogar, Dermatophagoides farinae, (Df-DHM) sobre las ceramidas del SC en perros atópicos experimentalmente sensibilizados a estos alergenos.

Animales –  seis perros atópicos sensibilizados a Df-DHM cruces de Maltés y Beagle se utilizaron en el estudio.

Métodos –  el SC previo a la re-exposición se obtuvo mediante cinta adhesiva de cianoacrilato. Una semana más tarde los perros fueron re-expuestos tópicamente a alergenos Df-DHM, lo cual resultó en inflamación leve a moderada a las 24 horas. Dos semanas tras la re-exposición se obtuvo SC de áreas con y sin lesión. Finalmente SC se obtuvo de las zonas de re-exposición dos meses tras la resolución de las lesiones. Los diferentes lípidos del SC fueron cuantificados a ciegas mediante cromatografía de capa fina.

Resultados –  se observaron cantidades significativamente menores de ceramidas [AH], [AP], [AS], [NP], [EOP], [NS] y [EOS] en las zonas de lesiones comparadas con las muestras anteriores a la re-exposición, mientras que no hubo efecto significativo en la cantidad de otros lípidos, incluidos colesterol y ácidos grasos libres. El perfil de ceramidas de la piel sin lesiones generalmente mostraba la misma reducción tras re-exposición. Las cantidades de ceramidas volvieron a los valores normales dos meses después de la remisión de las lesiones.

Conclusión e importancia clínica –  estos hallazgos indican que las reacciones alérgicas causadas por alergenos de Df-DHM provocan una reducción selectiva de ceramidas en el SC, no solo en áreas de inflamación sino también en zonas lejos de las áreas de re-exposición. Se produce vuelta a la normalidad en las cantidades de ceramidas tras la resolución de la inflamación. Estas observaciones sugieren que la deficiencia de ceramidas observada en la piel de perros atópicos ocurre, al menos en parte, de forma secundaria al proceso inflamatorio.

Zusammenfassung

Hintergrund –  Ceramide sind essentielle Lipide im Stratum corneum (SC) und spielen eine entscheidende Rolle, um eine effektive Hautbarriere aufrechtzuerhalten.

Ziele –  Die gegenwärtige Studie zielte darauf ab, die Wirkung einer Allergenprovokation mit Dermatophagoides farinae Hausstaubmilben (Df-HDM) auf SC Ceramide von atopischen Hunden, die experimentell auf Allergene sensibilisiert worden waren, zu bestimmen.

Tiere –  Sechs Df-HDM sensibilisierte Malteser-Beagle Mischlinge wurden verwendet.

Methoden –  SC wurde vor der Provokation mittels Cyanoacrylat Stripping entnommen. Eine Woche später wurden die Hunde topisch mit Df-HDM Allergenen provoziert, was 24h danach eine milde bis moderate Entzündung verursachte. Zwei Wochen nach der Provokation wurde SC von veränderter und unveränderter Haut entnommen. Letztendlich wurde SC 2 Monate nach der Abheilung der Veränderungen von Provokationsstellen entnommen. Die verschiedenen Lipide des SC wurden mittels Dünnschichtchromatographie blind quantifiziert.

Ergebnisse –  Signifikant niedrigere Mengen an Ceramiden [AH],[AP],[AS],[NP],[EOP],[NS] und [EOS] wurden im veränderten SC im Vergleich zu Proben vor der Provokation gefunden, während keine signifikanten Veränderungen im Bezug auf die Menge der Lipide, inklusive Cholesterol und freie Fettsäuren, gefunden wurden. Das Ceramidprofil von nichtläsionaler Haut zeigte generell dasselbe Muster wie nach der Provokation. Die Mengen der Ceramide waren 2 Monate nach Ausheilung der Veränderungen wieder normal.

Schlussfolgerung und klinische Bedeutung –  Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass allergische Reaktionen, die durch Df-HDM Allergene verursacht waren, zu einer selektiven Reduzierung der Ceramide im SC, nicht nur an den entzündlichen Stellen, sondern auch an Stellen, die weg von der Applikationsstelle des Allergens lagen, führten. Nachdem die Entzündung nachlässt, kommt es zu einer Normalisierung der Ceramidmengen. Diese Beobachtungen weisen darauf hin, dass ein Mangel an Ceramiden, wie er bei der atopischen Haut des Hundes beobachtet wurde, zumindest teilweise sekundär nach einer Entzündung vorkommt.

Abstract

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