Investigation of the effect of probiotic exposure on filaggrin expression in an experimental model of canine atopic dermatitis

Authors


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

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

Correspondence: Rosanna Marsella, Department of Small Animal Clinical Sciences, University of Florida, 2015 SW 16th Avenue, Gainesville, FL 32615, USA. E-mail: marsella@ufl.edu

Abstract

Background

Atopic dermatitis (AD) results from complex interactions between an impaired skin barrier and immunological stimulation. Filaggrin is a key protein for the skin barrier, and its expression is decreased in subsets of atopic dogs and can be modified by inflammation; thus, immunomodulatory approaches may alter its expression. Probiotics have been explored for the prevention and treatment of allergies, owing to their immunomodulatory properties; however, it is currently unknown whether they can modulate filaggrin expression.

Objective

The purpose of this study was to evaluate whether probiotics can modulate filaggrin expression in an experimental model of canine AD.

Animals and methods

Eighteen atopic (11 probiotic exposed and seven control) and five normal beagles were challenged for three consecutive days with Dermatophagoides farinae. Skin biopsies were taken before (day 0), at the peak (day 3) and after the end of the allergen challenge (day 10). Immunohistochemistry for filaggrin was done using a polyclonal antibody specific for canine filaggrin, and staining was scored both subjectively (for intensity, granularity and continuity) and objectively, by tracing the stratum granulosum and calculating the percentage of filaggrin per unit traced area.

Results

Analysis of variance of the percentage of filaggrin in the stratum granulosum showed a significant effect of group (= 0.0414, AD < normal), time (= 0.0066, days 3 and 10 > day 0) and marginal group × time interaction (= 0.0606). Within the atopic group, exposure to probiotics did not change filaggrin expression. No significant differences were found in the subjective scores among groups.

Conclusions and clinical importance

It is concluded that probiotic exposure early in life does not alter filaggrin expression in this AD model.

Résumé

Contexte

La dermatite atopique (AD) résulte d'interactions complexes entre une barrière cutanée défectueuse et une stimulation immunologique. La filaggrine est une protéine clé de la barrière cutanée et son expression est diminuée chez les chiens atopiques et peut être modifiée par l'inflammation; ainsi, les approches immunomodulatrices peuvent modifier son expression. Les probiotiques ont été étudiés pour la prévention et le traitement des allergies en raison de leurs propriétés immunomodulatrices; cependant, on ignore actuellement s'ils peuvent moduler l'expression de la filaggrine.

Objectif

Le but de cette étude était d'estimer si les probiotiques peuvent modifier l'expression de la filaggrine dans un modèle expérimental de dermatite atopique canine.

Sujets et méthodes

Dix huit beagles atopiques (11 exposés aux probiotiques et sept contrôles) et cinq beagles sains ont été testés pendant trois jours consécutifs avec Dermatophagoides farinae. Des biopsies cutanées ont été réalisées avant (jour 0), au pic (jour 3) et après la fin du test allergénique (jour 10). L'immunohistochimie de la filaggrine a été réalisée avec des anticorps polyclonaux spécifiques de la filaggrine canine. La coloration a été évaluée subjectivement (pour l'intensité, la granularité et la continuité) et objectivement en traçant la couche granuleuse et en calculant le pourcentage de filaggrine unitaire par zone tracée.

Résultats

L'analyse de la variance du pourcentage de la filaggrine dans la couche granuleuse a montré un effet significatif du groupe (P = 0.0414, AD < normal), du temps (P = 0,0066, jours 3 et 10 > jour 0) et l'interaction marginale du groupe × temps (P = 0.0606). Au sein du groupe atopique, l'exposition aux probiotiques n'a pas modifié l'expression de la filaggrine. Aucune différence significative n'a été trouvée dans les notes subjectives entre les groupes.

Conclusions et importance clinique

On en conclut que l'exposition aux probiotiques tôt dans la vie n'altère pas l'expression de la filaggrine dans ce modèle d'AD.

Resumen

Introducción

La dermatitis atópica (AD) resulta tras complejas interacciones entre una función de barrera anormal en la piel y estímulos inmunológicos. La filagrina es una proteína clave para la función de barrera de la piel, y su expresión está disminuida en algunos grupos de perros atópicos y puede ser modificada por la inflamación; así pues tratamientos inmunomodulatorios podrían alterar su expresión. Se ha explorado la posibilidad de utilizar probióticos para la prevención y tratamiento de alergias, dadas sus propiedades inmunomodulatorias; sin embargo se desconoce si pueden modular la expresión de filagrina.

Objetivo

El propósito de este estudio fue evaluar si los probióticos pueden modular la expresión de filagrina en un modelo experimental de AD.

Animales y métodos

Dieciocho perros de raza Beagle atópicos (11 tratados con probióticos y siete control) y cinco perros Beagle normales fueron expuestos durante tres días consecutivos a Dermatophagodies farinae. Se tomaron biopsias de la piel antes (día 0), en el pico (día 3) y al final de la exposición a alergeno (día 10). Se utilizó la técnica de inmunohistoquímica para detectar la expresión de filagrina utilizando un anticuerpo policlonal específico para la filagrina canina, y la tinción de evaluó subjetivamente (para intensidad, granularidad y continuidad) y objetivamente, mediante un trazo del estrato granuloso y cálculo del porcentaje de filagrina por unidad de área trazada.

Resultados

El análisis de varianza del porcentaje de filagrina en el estrato granuloso mostró un efecto significativo en función del grupo (P= 0,0414, AD<normal), tiempo (P= 0,0066, días 3 y 10> día 0) y una interacción marginal grupo x tiempo (P= 0,0606). En el grupo atópico, el tratamiento con probióticos no cambió la expresión de filagrina. No hubo diferencias significativas en la valoración subjetiva entre los grupos.

Conclusiones e importancia clínica

concluimos que el tratamiento con pro bióticos a edad temprana no altera la expresión de filagrina en este modelo de AD.

Zusammenfassung

Hintergrund

Die atopische Dermatitis (AD) ist das Ergebnis komplexer Interaktionen zwischen einer beeinträchtigten Hautbarriere und immunologischer Stimulation. Filaggrin ist ein Schlüsselprotein der Hautbarriere, seine Exprimierung ist in Untergruppen von atopischen Hunden vermindert und kann durch Entzündung verändert werden; daher könnten immunmodulatorische Vorgänge seine Exprimierung verändern. Probiotika sind aufgrund ihrer immunmodulatorischen Eigenschaften für die Prävention und zur Behandlung von Allergien untersucht worden; es ist jedoch momentan nicht bekannt, ob sie die Fillagrin Exprimierung verändern können.

Ziel

Das Ziel dieser Studie war eine Evaluierung von Probiotika im Bezug auf ihre Fähigkeit, die Fillagrin Exprimierung in einem experimentellen Modell der caninen AD zu modifizieren.

Tiere und Methoden

Achtzehn atopische (11 mit Verabreichung von Probiotika und sieben Kontrollen) und fünf normale Beagles wurden an drei aufeinanderfolgenden Tagen mit Dermatophagoides farinae stimuliert. Hautbiopsien wurden vorher (Tag 0), am Höhepunkt (Tag 3) und am Ende der Allergenstimulierung (Tag 10) entnommen. Es wurde eine immunhistochemische Untersuchung auf Fillagrin mit Hilfe eines polyklonalen Antikörpers, der spezifisch für canines Fillagrin war, durchgeführt. Die Färbung wurde sowohl subjektiv (auf Intensität, Granularität und Kontinuität) als auch objektiv beurteilt, wobei das Stratum granulosum durchgesehen wurde und der Prozentsatz von Fillagrin pro durchgesehenem Gebiet kalkuliert wurde.

Ergebnisse

Eine Varianzanalyse des Filaggrin im Stratum granulosum zeigte einen signifikanten Einfluss der Gruppe (P=0,0414, AD < normal), der Zeit (P=0,0066, Tage 3 und 10 > Tag 0) und der marginalen Gruppe x Zeit Interaktion (P=0,0606). Innerhalb der atopischen Gruppe änderte die Verabreichung von Probiotika die Fillagrin Exprimierung nicht. Es wurden keine signifikanten Änderungen in der subjektiven Bewertung zwischen den Gruppen gefunden.

Schlussfolgerungen und klinische Bedeutung

Es kann hieraus geschlossen werden, dass frühzeitig im Leben verabreichte Probiotika die Fillagrin Exprimierung in diesem AD Modell nicht verändern.

摘要

背景

异位性皮 炎(AD) 起因于受损的皮肤屏障和免疫刺激间复杂的相互作用。丝聚蛋白是皮肤屏障中一种关键蛋白质,其表达可使异位性疾病患犬亚型减少,并可因炎症变化;因此,免疫调节方法可能改变其表达。益生菌由于其免疫调节性能,被开发用于防治过敏症;然而,目前未知它是否能够调节丝聚蛋白表达。

目的

本研究目的是评估益生菌是否能调节犬异位性皮炎试验模型丝聚蛋白的表达。

动物和方法

18只异位性(11只益生菌,7只对照)和5只正常比格犬接受连续3日的粉尘螨试验。在实验前(0日)、峰值(3日)和过敏原激发最后(10日)进行皮肤活检。丝聚蛋白免疫组化使用一个特定的犬丝聚蛋白多克隆抗体,染色进行主观(强度、颗粒度和连续性)和客观评分,追踪颗粒层并计算追踪地区每单位丝聚蛋白百分比。

颗粒层丝聚蛋白百分比方差分析显示效果显著,组间(P = 0.0414, AD < 正常),时间(P = 0.0066,3日和10日 > 0日),边缘组×时间相互作用(P = 0.0606)。在异位性疾病组中,使用益生菌不能改变丝聚蛋白表达。组间主观评分未发现显著差异。

结论和临床价值

结论是在异位性疾病模型中益生菌使用早期不改变丝聚蛋白表达。

要約

背景

アトピー性皮膚炎(AD)は皮膚のバリア傷害と免疫的な刺激の複雑な相互作用の結果によって生じる。フィラグリンは皮膚のバリアにおける重要な蛋白質でその発現はアトピー犬の一部で減少し、炎症によっても修飾を受ける;したがって免疫調節的なアプローチがその発現を変える可能性がある。プロバイオティクスは,それらが免疫調整作用を有するために,アレルギーを予防し治療することができるかどうかを探索されてきた;しかし、それらがフィラグリンの発現を調節するかどうかは未だ知られていない。

目的

この研究の目的は実験的な犬ADモデルで,プロバイオティクスがフィラグリン発現を調節することができるかどうかを評価することである。

供与動物と方法

18頭のアトピー(11頭がプロバイオティクスを投与、7頭が対照)と5頭の正常ビーグルを連続した3日間 Dermatophagoides farinaeに感作した。皮膚生検材料は感作前(0日目)、最大(3日目)とアレルゲン感作後(10日目)に採取した。フィラグリンの免疫組織化学染色はイヌフィラグリン特異的ポリクローナル抗体を用いて行い、染色を主観的(濃さ、粒度と連続性)ならびに客観的に顆粒層の面積当たりのフィラグリンの割合を計算することでスコア化した。

結果

顆粒層におけるフィラグリンの割合の分散の解析は群(P = 0.0414, AD < 正常)、時間(P = 0.0066, 3日目 と 10日目 > 0日目)、限界の群×時間相互作用(P = 0.0606)の有意な効果を示していた。アトピー群内では、プロバイオティクスへの暴露はフィラグリンの発現を変化させなかった。客観的なスコアは群間で有意差はみられなかった。

結論と臨床的な重要性

若年期でのプロバイオティクスの暴露はADモデルにおいてフィラグリンの発現を変化させないという結論であった。

Ancillary