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Altered mRNA and protein expression of filaggrin in the skin of a canine animal model for atopic dermatitis

Authors


  • Sources of Funding: European Society of Veterinary Dermatology.
  • Conflict of Interest: No conflicts of interest have been declared.

Correspondence: Domenico Santoro, Department of Veterinary Clinical Medicine, College of Veterinary Medicine, University of Illinois at Urbana-Champaign, 1008 W Hazelwood Drive, Urbana, IL 61802, USA. E-mail: dsantor2@illinois.edu

Abstract

Background

Filaggrin is a structural protein that has attracted increasing interest over the past decade for its role in the pathogenesis of human atopic dermatitis (AD). Null mutations in its sequence are considered risk factors in the development of AD.

Hypothesis/Objectives

To investigate canine filaggrin mRNA and protein expression in the skin of atopic beagles with experimentally induced AD compared with breed-matched healthy control dogs.

Methods

All dogs were environmentally challenged for 3 days consecutively with allergens to which the atopic dogs had been sensitized. Skin biopsy specimens were taken from six healthy and seven atopic beagles before and after allergen challenge. Canine filaggrin mRNA was measured using quantitative real-time PCR. Indirect immunofluorescence was used to localize the filaggrin protein in canine skin. Analysis of variance with Tukey's multiple comparison test (over-time effect) and unpaired Student's t-test (treatment effect) were used. Values of P ≤ 0.05 were considered significant.

Results

Analysis of variance showed a significantly higher expression of filaggrin mRNA in atopic dogs compared with healthy control dogs (P = 0.004 on day 3 and P = 0.01 on day 10) and a decreased mRNA expression on day 3 in healthy control dogs (effect of time, P = 0.006). On blinded evaluation, filaggrin immunofluorescence was distributed homogeneously in the stratum granulosum and the stratum corneum in healthy dogs. Atopic dogs showed a patchy immunofluorescence pattern, which was exacerbated after environmental challenge.

Conclusions and clinical importance

Altered epidermal filaggrin mRNA expression and protein distribution was detected in this experimental model.

Résumé

Contexte

La filaggrine est une protéine de structure qui a présenté un intérêt croissant au cours de la dernière décennie pour son rôle dans la pathogénie de la dermatite atopique humaine (AD). Les mutations nulles dans sa séquence sont considérées comme des facteurs de risque du développement de l'AD.

Hypothèses/Objectifs

Etudier l'ARNm de la filaggrine canine et l'expression protéique dans la peau de beagles atopiques avec AD expérimentalement induite comparée avec des chiens croisés sains contrôles.

Méthodes

Tous les chiens ont été testés pendant 3 jours consécutifs avec des allergènes auxquels les chiens atopiques étaient sensibilisés. Des biopsies cutanées ont été prélevées sur six chiens sains et sept beagles atopiques avant et après la provocation allergénique. L'ARNm de filaggrine canine a été mesurée par PCR quantitative en temps réel. L'immunofluorescence indirecte a été utilisée pour localiser les protéines de filaggrine dans la peau canine. L'analyse de variance avec test de comparaison multiple de Turkey (effet temps) et test-t de Student non-apparié (effet traitement) ont été utilisés. Les valeurs de  0.05 étaient considérés significatives.

Résultats

L'analyse de la variance montre une expression significativement plus importante d'ARNm de filaggrine chez les chiens atopiques comparé aux chiens contrôles sains (= 0.004 à jour 3 et = 0.01 à jour 10) et une expression diminuée d'ARNm à jour 3 chez les chiens contrôles sains (effet temps, = 0.006). A l'évaluation en aveugle, l'immunofluorescence de filaggrine était distribuée de façon homogène dans le stratum granulosum et le stratum corneum chez les chiens sains. Les chiens atopiques présentaient une distribution immunofluorescente inégale qui était accentuée après provocation environnementale.

Conclusions et importance clinique

Une expression épidermique d'ARNm et de distribution protéique de filaggrine altérées ont été mises en évidence dans ce modèle expérimental.

Resumen

Introducción

La filagrina es una proteína estructural que ha atraído un interés creciente en la ultima década dado su papel en la patogenia de la dermatitis atópica humana (AD). Mutaciones nulas en su secuencia son considerados factores de riesgo en el desarrollo de AD.

Hipótesis/objetivos

Investigar la expresión de mRNA y de proteína filagrina en la piel de perros Beagle atópicos con AD inducida de forma experimental y compararla con perros control sanos de la misma raza y similares.

Métodos

Todos los perros fueron expuestos en su ambiente durantes tres días a alergenos frente a los cuales los animales habían sido sensibilizados. Se tomaron muestras de piel de seis perros sanos y siete perros atópicos antes y tras la exposición al alergeno. Se midió el mRNA de filagrina canina mediante PCR cuantitativa a tiempo real. Se utilizó inmunofluorescencia indirecta para localizar la proteína filagrina en la piel de perro. El análisis estadístico se llevó a cabo mediante el análisis de varianza con la prueba de comparaciones múltiples de Tukey's (efecto a lo largo del tiempo) y la prueba no pareada t de Student (efecto del tratamiento). Valores de  0,05 se consideraron significativos.

Resultados

El análisis de varianza demostró una expresión significativamente mayor de mRNA de filagrina en perros atópicos comparada con los perros control (P = 0.004 al día 3 y = 0.01 al día 10) y una expresión menor de mRNA al día tres en perros control sanos (efecto a lo largo del tiempo, P = 0.006). En evaluación ciega, la inmunofluorescencia de filagrina estaba distribuida de forma homogénea en los estrato granuloso y corneo en perros sanos. Los perros atópicos mostraron una tinción discontinua que se exacerbó tras la exposición al alergeno.

Conclusiones e importancia clínica

En este modelo experimental se observaron expresión anormal de mRNA de filagrina y distribución alterada de la proteína.

Zusammenfassung

Hintergrund

Filaggrin ist ein bauliches Protein, welches in den letzten zehn Jahren aufgrund seiner Rolle bei der Pathogenese der atopischen Dermatitis (AD) des Menschen ein zunehmendes Interesse erfahren hat. Nullmutationen in seiner Sequenz werden als Risikofaktoren bei der Entwicklung von AD betrachtet.

Hypothese /Ziele

Eine Untersuchung der mRNA und der Proteinexprimierung des caninen Filaggrin in der Haut atopischer Beagles mit experimentell induzierter AD im Vergleich zu Rasse-gleichen gesunden Kontrollhunden.

Methoden

Alle Hunde wurden an 3 aufeinander folgenden Tagen mit Allergenen, gegen die sie sensibilisiert worden waren, einer Provokation in der Umwelt ausgesetzt. Hautbiopsieproben wurden von sechs gesunden und sieben atopischen Beagles vor und nach der Allergenprovokation genommen. Die canine mRNA wurde mittels quantitativem real-time PCR gemessen. Die indirekte Immunfluoreszenz wurde verwendet, um das Filaggrinprotein in der Hundehaut zu lokalisieren. Eine Varianzanalyse mit Tukey multiple Vergleichstest (Auswirkung der Zeit) und ein ungepaarter Student t-Test (Auswirkung der Behandlung) wurde eingesetzt. Werte von  0,05 wurden als signifikant angesehen.

Ergebnisse

Die Varianzanalyse zeigte bei den atopischen Hunden eine signifikant höhere mRNA Filaggrinexprimierung als bei den gesunden Kontrollhunden (= 0.004 am Tag 3 und = 0.01 am Tag 10) und eine verminderte mRNA Exprimierung am Tag 3 bei den gesunden Hunden (Auswirkung der Zeit, = 0.006).Bei blinder Evaluierung war die Filaggrin Immunfluoreszenz im Stratum granulosum und im Stratum corneum bei gesunden Hunden homogen verteilt. Die atopischen Hunde zeigten ein fleckiges Immunfluoreszenzmuster, welches sich nach Umweltprovokation verstärkte.

Schlussfolgerungen und klinische Bedeutung

In diesem experimentellen Modell wurde eine veränderte Filaggrin mRNA Exprimierung und Proteinverteilung festgestellt.

Abstract

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