Characterization of insect bite hypersensitivity in a population of Lusitano horses : contribution for future implementation of skin prick tests (SPT) in IBH diagnosis

Abstract

Insect Bite Hypersensitivity (IBH) is a recurrent seasonal pruritic dermatitis affecting many horses worldwide. It is mainly a type I hypersensitivity, but type IV may also occur, to allergens present in the saliva of Culicoides spp. It is a multifactorial disease affecting different breeds, with a variable prevalence. Treatment options are very limited, but being an allergic disease IgE-mediated, there is the possibility of developing specific immunotherapy. This study aimed to characterize IBH in Lusitano horses living in Portugal mainland, through a case control study involving 30 IBH-affected animals and 30 healthy controls. Questionnaires were performed for all the horses involved in the study in order to characterize the studied population. In vivo allergen testing was evaluated by performing skin tests, both skin prick tests (SPT) and intradermal tests (IDT), using 14 specific allergens, including 13 different recombinant (r-) proteins from Culicoides nubeculosus (Cul n) or Culicoides obsoletus (Cul o) salivary glands (termed Cul n 1 to Cul n 11, Cul o 1P and Cul o 2P) as well as Cul n whole body extract (WBE). Moreover, a cluster of 12 of these horses, 6 IBH-affected and 6 from the control group, were also tested with allergens produced in insect cells (Cul n 3Bac, Cul n 4Bac) and barley (Cul n 3 Bar, Cul n 4Bar) as well as Cul o 3 and Cul o whole body extract (WBE). Furthermore, in vitro diagnostic tests have been performed, namely, serum IgEs that were measured by ELISA for the allergens Cul n 3, 4, 9, 10 and Cul o 2, 3, as well as Cul o1P and Cul o2P and in vitro sulfidoleukotriene (sLT) release assay which were carried out with Cul n WBE and Cul o WBE. In our study SPTs presented a higher discriminatory diagnostic potential than IDTs, and should be preferred, being a potential breakthrough in the establishment of more suitable allergen avoidance measures in IBH diagnosis. Regarding the in vitro tests, even though serology measurement of specific IgEs showed that IBH-affected horses had higher serum IgE levels for the significant allergens, sLT release assay performed best. It was also possible to study and identify Culicoides spp found in the stud farms, which may be related to IBH in the studied horses. The most frequently found were Obsoletus group species, C. nubeculosus and C. imicola. This study contributed to improve IBH diagnosis, representing a step forward for the future implementation of locally relevant diagnostic allergen panels and eventually for the establishment of patient tailored, component resolved specific immunotherapy

RESUMO - Hipersensibilidade à picada de insetos (HPI) em equinos Puro-Sangue Lusitano: contribuição para o desenvolvimento de testes cutâneos por picada (TCP) no diagnóstico da HPI - A Hipersensibilidade à Picada de Insetos (HPI) é uma dermatite pruriginosa sazonal, que afeta um elevado número de cavalos a nível mundial. É uma reação de hipersensibilidade tipo I e IV a alergénios presentes na saliva Culicoides spp. É uma doença multifatorial, que afeta diferentes raças com uma prevalência variável. O tratamento é limitado, mas sendo uma doença alérgica imunomediada por IgEs, há a possibilidade de se desenvolver imunoterapia específica. O trabalho apresentado visou a caracterização da HPI em cavalos Lusitanos em Portugal continental, através de um estudo de caso controlo envolvendo 30 animais com HPI e 30 animais saudáveis. A população de cavalos estudados foi caracterizada pela avaliação de questionários individuais. Testes intradérmicos (TID) e cutâneos por picada (TCP) foram efetuados, sendo testados 14 alergénios específicos, 13 proteínas recombinantes de Culicoides nubeculosus (Cul n) e Culicoides obsoletus (Cul o) designadas de Cul n 1 a Cul n 11, Cul o 1P and Cul o 2P, e extrato de Cul n (WBE). Adicionalmente 12 destes 30 cavalos, 6 teste e 6 controlo, foram testados com alergénios produzidos em células de insetos (Cul n 3Bac, Cul n 4Bac) e cevada (Cul n 3 Bar, Cul n 4Bar) bem como Cul o 3 e Cul o WBE. Foram ainda realizados testes in vitro, nomeadamente determinação sorológica de IgEs específicas por ELISA, para os alergénios Cul n 3, 4, 9, 10, Cul o 2, 3, Cul o1P e Cul o2P, e determinação de sulfitoleucotrienos (sLT) produzidos por leucócitos do sangue periférico (CAST), quando estimulados por Cul n WBE e Cul o WBE. O nosso estudo indicou que os TCP apresentam uma matriz de discriminação superior aos TID, sendo por isso recomendados, podendo ser um potencial avanço no estabelecimento de testes de diagnóstico mais adequados. Relativamente aos testes in vitro, embora a determinação sorológica de IgEs específicas demonstrasse que os cavalos afetados tinham níveis séricos de IgEs mais elevados para os alergénios significativos, o teste de libertação de sulfidoleucotrienos (sLT) teve melhor desempenho. Além disso foi possível estudar e identificar as espécies de culicóides encontradas em coudelarias, que podem estar relacionadas com a HPI nos equinos estudados, sendo as espécies do grupo Obsoletus, C. nubeculosus e C. imicola as mais prevalentes. Este estudo visa contribuir para a melhoria de métodos de diagnóstico da HPI, representando um avanço para a futura implementação de painéis de diagnóstico de alergénios específicos e, eventualmente, para a futura implementação de imunoterapia específica