Relapse prevention strategy for canine atopic dermatitis by artificial control of skin microbial flora

• Project/Area Number: 21K14976
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 今西 市朗 北里大学, 医学部, 助教 (40868444)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: ブドウ球菌 / ADAM17 / 湿潤 / Dysbiosis / Atopic Dermatitis / バクテリオファージ / エンドライシン / イヌ表在性膿皮症 / 溶菌酵素 / アトピー性皮膚炎 / 皮膚細菌叢 / プロアクティブ療法 / ファージ療法 / プロバイオティクス

Outline of Research at the Start

イヌアトピー性皮膚炎（Canine atopic dermatitis: CAD）は、皮膚炎の再燃を繰り返すが、未だ有効な再燃の予防法がない。CADでは皮膚細菌叢の大部分をブドウ球菌が占めることにより、細菌の多様性が失われる。本研究では、CADの皮膚細菌叢を制御する方法を確立し、その方法に皮膚炎の再燃予防効果があるのか検証する。ファージ由来の酵素を用いてブドウ球菌を特異的に除去する方法と、CADに対し有用な皮膚常在菌を特定し、その菌株を塗布する方法を用いて、皮膚細菌叢を制御できるか検討する。それにより確立した皮膚細菌叢の制御法を用いて、CAD犬の皮膚炎の再燃を予防できるかを解析する。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、CADにおいて皮膚細菌叢の乱れが起こる原因について追及した。
まず健常ビーグル犬（6頭）の頸部皮膚に毎日PBSを噴霧し疎水性ラップで保護したところ、ブドウ球菌の過剰増殖と皮膚炎が起こることを発見した。1㎝2大の皮膚上の細菌を、ストリークカップ法にて採取しマンニット食塩培地に播種したところ、発育するコロニー数がPBS噴霧によって増加した。また経表皮水分蒸散量が増加した。更に紅斑が確認できたとともに、真皮浅層にCD4　T細胞の浸潤を確認することが出来た。上記から、アトピー性皮膚炎においても高い湿潤した皮膚環境がブドウ球菌の過剰増殖を引き起こす可能性を疑った。そこでブドウ球菌の過剰増殖が自然に起こりアトピー性皮膚炎様症状を引き起こすADAM17 Sox9 KOマウス（2週齢）にワセリンを毎日塗布したところ、ブドウ球菌の過剰増殖と皮膚症状が非塗布群よりも顕著に促進した。
この「高い湿潤した皮膚環境がブドウ球菌の過剰増殖と皮膚炎を引き起こす」事象がCADにおいて重要一因であると考え、さらなる詳細な解析のために、Balb/cマウスを用いて湿潤皮膚に伴う皮膚炎モデルを作成できないか検討を行った。Balb/cマウスの耳介にPBSを塗布し疎水性ラップで保護することを、1日おきに7日間実施した。皮膚表面上から検出されるマンニット食塩寒天培地発育菌数は4日目まで増加したが、その後徐々に減少した。真皮に浸潤している炎症細胞数や経表皮水分蒸散量も同様の挙動を示した。この開発したマウスモデルを用いて、今後菌叢の変化を引き起こしている要因を探求する予定である。
しかしながら申請者は、世界的に有名な痒みの研究者Brian Kimのところで数年間研究力の強化を目的に研究留学する機会を得た。そのため、帰国時の状況を見て本プロジェクトの方向性を再調整する必要があると思われる。

Research Products

• [Journal Article] Heterogeneous IgE reactivities to <i>Staphylococcus pseudintermedius</i> strains in dogs with atopic dermatitis, and the identification of DM13-domain-containing protein as a bacterial IgE-reactive molecule (2022)
  • Author(s): Takemura-Uchiyama Iyo、Tsurui Hiroki、Shimakura Hidekatsu、Nasukawa Tadahiro、Imanishi Ichiro、Uchiyama Jumpei、Fukuyama Tomoki、Sakamoto Shuji、Morisawa Keiko、Fujimura Masato、Murakami Hironobu、Kanamaru Shuji、Kurokawa Kenji、Kawamoto Keiko、Iyori Keita、Sakaguchi Masahiro
  • Journal Title: FEMS Microbiology Letters Volume: 369 Issue: 1 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1093/femsle/fnac019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Antibiotic-resistant status and pathogenic clonal complex of canine Streptococcus canis-associated deep pyoderma (2022)
  • Author(s): Imanishi Ichiro、Iyori Keita、Tak? Akira、Asahina Ryota、Tsunoi Manami、Hirano Ryuji、Uchiyama Jumpei、Toyoda Yoichi、Sakaguchi Yoshihiro、Hayashi Shunji
  • Journal Title: BMC Veterinary Research Volume: 1 Pages: 1-15
  • DOI: 10.21203/rs.3.rs-1483920/v1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serological Study of SARS-CoV-2 Antibodies in Japanese Cats: Analysis of Risk Factors Among Cat Lifestyles (2022)
  • Author(s): Imanishi Ichiro、Asahina Ryota、Hayashi Shunji、Uchiyama Jumpei、Hisasue Masaharu、Yamasaki Masahiro、Murata Yoshiteru、Morikawa Shigeru、Mizutani Tetsuya、Sakaguchi Masahiro
  • Journal Title: BMC Veterinary Research Volume: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.21203/rs.3.rs-1113354/v1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anaphylaxis after vaccination for cats in Japan (2022)
  • Author(s): YOSHIDA Megumi、MIZUKAMI Keijiro、HISASUE Masaharu、IMANISHI Ichiro、KURATA Keigo、OCHIAI Masaki、ITOH Masato、NASUKAWA Tadahiro、UCHIYAMA Jumpei、TSUJIMOTO Hajime、SAKAGUCHI Masahiro
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 84 Issue: 1 Pages: 149-152
  • DOI: 10.1292/jvms.21-0437
  • NAID: 130008143898
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficacy of olanexidine gluconate in canine superficial pyoderma: a randomised, single‐blinded controlled trial (2021)
  • Author(s): Hsiao Yun‐Hsia、Imanishi Ichiro、Iyori Keita
  • Journal Title: Veterinary Dermatology Volume: 32 Issue: 6 Pages: 664-664
  • DOI: 10.1111/vde.13038
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Epithelial immune crosstalk with the skin microbiota in homeostasis and atopic dermatitis - a mini review - (2021)
  • Author(s): Kobayashi Tetsuro、Imanishi Ichiro
  • Journal Title: Veterinary Dermatology Volume: 32 Issue: 6 Pages: 533-533
  • DOI: 10.1111/vde.13007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of hospital size on antimicrobial resistance and advantages of restricting antimicrobial use based on cumulative antibiograms in dogs with Staphylococcus pseudintermedius infections in Japan (2021)
  • Author(s): Iyori Keita、Shishikura Taku、Shimoike Kenta、Minoshima Kenichi、Imanishi Ichiro、Toyoda Yoichi
  • Journal Title: Veterinary Dermatology Volume: 32 Issue: 6 Pages: 668-668
  • DOI: 10.1111/vde.12975
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IgE reactivity to milk components in dogs with cutaneous adverse food reactions (2021)
  • Author(s): SHIMAKURA Hidekatsu、NASUKAWA Tadahiro、UCHIYAMA Jumpei、SUGIMOTO Ryosuke、IMANISHI Ichiro、OOTA Sumire、MIZUKAMI Keijiro、FUJIMURA Masato、SAKAGUCHI Masahiro
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: advpub Issue: 0 Pages: 1509-1512
  • DOI: 10.1292/jvms.21-0162
  • NAID: 130008100552
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anaphylaxis after rabies vaccination for dogs in Japan (2021)
  • Author(s): YOSHIDA Megumi、MIZUKAMI Keijiro、HISASUE Masaharu、IMANISHI Ichiro、KURATA Keigo、OCHIAI Masaki、ITOH Masato、NASUKAWA Tadahiro、UCHIYAMA Jumpei、TSUJIMOTO Hajime、SAKAGUCHI Masahiro
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 83 Issue: 8 Pages: 1202-1205
  • DOI: 10.1292/jvms.21-0090
  • NAID: 130008072072
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ブドウ球菌の外分泌毒素とニッチの構築 (2021)
  • Author(s): 今西市朗、西藤公司、岩瀬忠行
  • Organizer: 第93回日本細菌学年次大会
  • Invited
• [Presentation] ファージ由来溶菌酵素S25-3LYSのイヌ表在性膿皮症に対する臨床応用性の検討 (2021)
  • Author(s): 今西市朗、西藤公司、朝比奈良太、林俊治、津久井利弘、内山淳平
  • Organizer: 第93回日本細菌学年次大会
• [Presentation] 膿痂疹の自然発症動物モデル(イヌ表在性膿皮症)に対するファージ由来酵素エンドライシンの検討 (2021)
  • Author(s): 今西市朗、西藤公司、朝比奈良太、林俊治、津久井利弘、内山淳平
  • Organizer: 第95回日本感染症学会年次大会