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Altered expression of antimicrobial peptide genes in the skin of dogs with atopic dermatitis and other inflammatory skin conditions

Authors

  • Cheryl A. Lancto,

    1. Department of Veterinary and Biomedical Sciences, University of Minnesota, St Paul, MN, USA
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  • Sheila M. F. Torres,

    Corresponding author
    1. Department of Veterinary Clinical Sciences, University of Minnesota, St Paul, MN, USA
    • Department of Veterinary and Biomedical Sciences, University of Minnesota, St Paul, MN, USA
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  • Julie A. Hendrickson,

    1. Department of Veterinary and Biomedical Sciences, University of Minnesota, St Paul, MN, USA
    Current affiliation:
    1. Department of Forestry Resources, University of Minnesota, St Paul, MN, USA
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  • Kyra V. Martins,

    1. Department of Veterinary and Biomedical Sciences, University of Minnesota, St Paul, MN, USA
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  • Mark S. Rutherford

    1. Department of Veterinary and Biomedical Sciences, University of Minnesota, St Paul, MN, USA
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  • This study was partially published as an abstract for the 2011 North American Veterinary Dermatology Forum; Vet Dermatol 2011; 22: 289.
  • Sources of Funding: This work was funded in part by grants from the Morris Animal Foundation and the College of Veterinary Medicine, University of Minnesota.
  • Conflict of Interest: No conflicts of interest have been declared.

Correspondence: Sheila M. F. Torres, Department of Veterinary Clinical Sciences, University of Minnesota, 1365 Gortner Avenue, 337 VMC, St Paul, MN 55108, USA. E-mail: torre009@umn.edu

Abstract

Background

Reports indicate that human and canine patients with atopic dermatitis (AD) have reduced production of several skin antimicrobial peptides, but more recent data have called those results into question.

Hypothesis/Objectives

To compare the mRNA expression of seven antimicrobial peptide genes in lesional and adjacent nonlesional skin biopsy specimens from dogs with AD with those from normal dogs and from dogs experiencing other inflammatory skin conditions.

Animals

Normal dogs and patients with AD or other inflammatory skin conditions were enrolled with owner permission and approval of the Institutional Animal Care and Use Committee.

Methods

Transcripts were measured by quantitative RT-PCR using a standard curve assessment.

Results

Normal transcript levels for all seven antimicrobial peptides varied depending on the body site assessed. Transcripts for secretory leukocyte proteinase inhibitor (SLPI) and skin-derived antileucoproteinase (SKALP; also known as elafin) were typically ~10-fold greater in number than transcripts for the canine β-defensins (CBD)-1, -102, -103, -122 and -124. Transcripts for SKALP, SLPI, CBD-1, CBD-103 and CBD-122 were lower in both lesional and adjacent nonlesional skin from dogs with AD in comparison to normal skin. Transcripts were reduced to a similar extent versus normal dogs in skin of dogs with inflammatory skin conditions from both lesional and nonlesional biopsies, except for CBD-122, which was reduced only in lesional skin. Compared with normal dog skin, transcripts for CBD-102 and CBD-124 were unaffected in dogs with AD.

Conclusions and clinical importance

Both SKALP and SLPI may be important contributors to skin innate immunity, but their decreased expression in AD patients does not account for increased skin infections compared with other skin conditions.

Résumé

Contexte

Chez l'homme et le chien atteints de dermatite atopique (AD), plusieurs peptides antimicrobiens cutanés ont une production réduite. Cependant, de récentes données ont remis ces résultats en question.

Hypothèses/Objectifs

Comparer l'expression d'ARNm de gènes de sept peptides antimicrobiens dans la peau lésionnelle et non-lésionnelle adjacente de biopsies cutanées de chiens atopiques et de chiens atteints d'autres dermatoses inflammatoires.

Sujets

Les chiens normaux et les patients atopiques ou avec d'autres dermatoses inflammatoires ont été inclus avec l'autorisation des propriétaires et l'approbation de l'Institutional Animal Care and Use Committee.

Méthodes

Les transcriptions ont été mesurées par RT-PCR quantitative à l'aide de cuve standard.

Résultats

Les niveaux normaux de transcrits pour les sept peptides antimicrobiens variaient en fonction du site corporel évalué. Les transcrits du SLPI (Secretory Leukocyte Proteinase Inhibitor) et de SKALP (Skin-derived Antileucoproteinase, ou élafine) étaient 10 fois supérieurs en nombre que les transcrits de β-défensines canines (CBD)-1, -102, -103, -122 et -124. Les transcrits de SKALP, SLPI, CBD-1, CBD-103 et CBD-122 étaient plus faibles pour la peau lésionnelle et non-lésionnelle de chiens atopiques en comparaison avec la peau normale. Les transcrits étaient plus faibles dans les mêmes proportions entre les chiens normaux et la peau lésionnelle et non-lésionnelle de chiens atteints de dermatoses inflammatoires, à l'exception de CBD-122 qui était diminué seulement en peau lésionnelle. En comparaison avec la peau de chiens sains, les transcrits pour CBD-102 et CBD-124 ne présentaient aucune modification chez les chiens atopiques.

Conclusions et importance clinique

SKALP et SLPI peuvent être deux importants contributeurs à l'immunité cutanée innée mais leur expression diminuée chez les patients atopiques n'intervient pas dans l'augmentation des infections cutanées comparé aux autres dermatoses.

Resumen

Introducción

diferentes estudios indican que los pacientes humanos y caninos con dermatitis atopica (AD) tienen una producción reducida de diversos péptidos antimicrobianos de la piel, pero datos mas recientes han puesto esas conclusiones en duda.

Hipótesis/objetivos

comparar la expresión de mRNA de siete genes de péptidos antimicrobianos en biopsias de piel de lesiones y sin lesiones de perros con AD con biopsias de piel de perros normales y de perros con otras enfermedades inflamatorias de la piel

Animales

perros normales y perros con dermatitis atópica u otras enfermedades inflamatorias de la piel fueron introducidos en el estudio con el permiso de los propietarios y con la aprobación del Comité Institucional de Cuidado y Uso animal.

Métodos

los transcritos se valoraron mediante RT-PCT cuantitativa y mediante una curva de evaluación estándar.

Resultados

los niveles normales de los transcritos para los siete péptidos antimicrobianos variaron dependiendo del lugar corporal. Los transcritos para el inhibidor de la proteinasa de secreción de leucocitos (SLPI) y la antileucoproteinasa derivada de la piel (SKALP; también conocida como elafina) fueron típicamente ~ 10 veces mayores en número que los transcritos para las defensinas caninas ß (CBD)-1, -102, -103, -122 y -124. Los transcritos para SKALP, SLPI, CBD-1, CBD-103 y CBD-122 fueron menores tanto en piel con lesiones y piel sin lesiones adyacente en perros con AD comparados con perros normales. Los transcritos se redujeron en cantidad similar frente a perros normales en la piel de perros con otros procesos inflamatorios de la piel tanto en zonas de lesión como en zonas sin lesión, con la excepción de CBD-122, que estaba reducido solo en zonas con lesión. Comparado con la piel de perros normales, los transcritos para CBD-102 y CBD-124 no se vieron afectados en perros con AD.

Conclusiones e importancia clínica

tanto SKALP como SLPI pueden ser de importancia en la inmunidad innata de la piel, pero el descenso en su expresión en perros con AD no explica la mayor incidencia de infecciones comparado con otras enfermedades de la piel.

Zusammenfassung

Hintergrund

Es gibt Publikationen, die besagen, dass Menschen und Hunde mit atopischer Dermatitis (AD) eine reduzierte Produktion mehrerer antimikrobieller Peptide der Haut aufweisen, wobei jüngere Daten diese Ergebnisse allerdings in Frage gestellt haben.

Hypothese / Ziele

Ein Vergleich der mRNA Exprimierung von sieben Genen antimikrobieller Peptide in Biopsien läsionaler und nicht läsionaler Hautproben von Hunden mit AD mit jenen Biopsien von normalen Hunden und von Hunden mit anderen entzündlichen Hauterkrankungen.

Tiere

Normale Hunde und Patienten mit AD oder anderen entzündlichen Hauterkrankungen wurden mit Erlaubnis ihrer BesitzerInnen und nach Zustimmung durch das Institutional Animal Care and Use Committee in die Studie aufgenommen.

Methoden

Die Transkripte wurden mittels quantitativer RT-PCR mit Hilfe einer Standardkurve gemessen.

Ergebnisse

Normale Transkriptionslevels für alle sieben antimikrobiellen Peptide variierten abhängig von der beurteilten Körperstelle. Transkripte für „Secretory Leukocyte Proteinase Inhibitor” (SLPI) und „Skin-derived Antileucoproteinase” (SKALP; auch bekannt als Elafin) waren typischerweise in ~10-fach höherer Anzahl vorhanden als Transkripte für die caninen β-Defensins (CBD)-1, -102, -103, -122 und -124. Transkripte für SKALP, SLBI, CBD-1, CBD-103 und CBD-122 waren sowohl in läsionaler wie auch in angrenzender nicht-läsionaler Haut von Hunden mit AD im Vergleich zu normaler Haut niedriger. Im Vergleich mit normalen Hunden waren die Transkripte in der Haut von Hunden mit entzündlichen Hauterkrankungen in Biopsien läsionaler und nicht läsionaler Haut gleichermaßen vermindert. Eine Ausnahme stellte CBD-122 dar, welches nur in läsionaler Haut reduziert vorkam. Im Vergleich mit normaler Hundehaut waren die Transkripte für CBD-102 und CBD-124 bei Hunden mit AD nicht betroffen.

Schlussfolgerungen und klinische Bedeutung

Sowohl SKALP als auch SLPI könnten wichtige Faktoren der angeborenen Hautimmunität darstellen, wobei ihre verminderte Exprimierung bei AD Patienten im Vergleich zu Patienten mit anderen Hauterkrankungen nicht mit vermehrten Hautinfektionen einhergeht.

Abstract

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