Canine idiopathic pulmonary fibrosis : Clinical disease, biomarkers and histopathological features

Canine idiopathic pulmonary fibrosis (CIPF) is a chronic interstitial lung disease of unknown origin mainly affecting West Highland white terriers (WHWT). No curative treatment exists. Differentiating CIPF from other chronic respiratory diseases is difficult. Therefore, a measurable biomarker would be helpful. CIPF shares clinical features with human idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), but the histopathological resemblance of the two diseases has been unclear. We described the clinicopathological and diagnostic imaging findings in dogs with CIPF and compared them with those of healthy WHWTs. The most typical clinical signs were cough and exercise intolerance. Inspiratory Velcro crackles were characteristic and an abdominal breathing pattern was often present. Many dogs were hypoxemic. Bronchointerstitial opacity was the most common radiographic finding. In high resolution computed tomography, ground glass opacity was a consistent feature, whereas honeycombing and traction bronchiectasis were less common. Bronchoalveolar lavage fluid (BALF) total cell count was elevated in CIPF and bronchial changes were common. We investigated the serum and BALF concentrations of two potential fibrosis biomarkers, endothelin-1 (ET-1) and procollagen type III amino terminal propeptide (PIIINP) in dogs with CIPF, chronic bronchitis (CB), eosinophilic bronchopneumopathy (EBP) and healthy dogs. Serum ET-1 was higher in dogs with CIPF than in other groups. BALF ET-1 was measurable only in dogs with CIPF. BALF PIIINP was higher in dogs with CIPF than in dogs with CB or healthy dogs, but not different from dogs with EBP. Serum PIIINP was not useful. We defined the histopathological lesions and their distribution in WHWTs with CIPF and compared them with those of human usual interstitial pneumonia (UIP), which is the histopathological pattern of human IPF, and human nonspecific interstitial pneumonia (NSIP), which is an important differential diagnosis of human IPF. A diffuse mature interstitial fibrosis of varying severity, resembling human NSIP, was seen in the lungs of all CIPF dogs. The majority of CIPF dogs also had multifocal areas of accentuated subpleural and peribronchiolar fibrosis with occasional honeycombing and profound alveolar epithelial changes, reminiscent of human UIP. Interstitial fibroblastic foci, characteristic of UIP, were not seen in WHWTs. In this thesis we provide a detailed description of the clinicopathologic and diagnostic imaging features of CIPF and present quantitative values for arterial blood gases and BALF cytology. Serum ET-1 and BALF PIIINP are elevated in dogs with CIPF and could differentiate CIPF from CB. Histopathologically, CIPF is characterised by two types of interstitial fibrosis and shares features of both human UIP and NSIP.

Idiopaattinen keuhkofibroosi (IPF) on krooninen keuhkojen välitilan sairaus, jossa keuhkokudos korvautuu vähitellen sidekudoksella. Sairauden syntysyytä ei tunneta eikä parantavaa hoitoa ole. Ihmisten lisäksi IPF:ään sairastuvat myös koirat. Koiramaailmassa sairaudesta kärsivät erityisesti valkoisetlänsiylämaanterrierit. Väitöskirjan osatyössä I selvitettiin koiran IPF:n taudinkuva sekä sairauteen liittyvät muutokset laboratorio-, röntgen- ja ohutleiketietokonetomografiatutkimuksissa ja keuhkoputkien tähystyksessä. Sairastuneita valkoisialänsiylämaanterrierejä verrattiin terveisiin, samanrotuisiin koiriin. IPF-koirat kärsivät yskästä, heikentyneestä rasituksensietokyvystä ja hapenpuutteesta. Keuhkoauskultaatiossa kuului tarranauharatinaa ja hengitystyyppi oli usein pumppaava. Keuhkojen röntgentutkimuksessa todettiin lisääntyneesti bronkointerstitielliä tiiviyttä. Keuhkojen ohutleiketietokonetomografiassa yleisin muutos oli mattalasitiiviys, hunajakennomuutoksia ja traktionbronkiektasiaa esiintyi harvemmin. Tähystys paljasti keuhkoputkissa muutoksia. Keuhkohuuhtelunesteen kokonaissolumäärä oli noussut. Koiran IPF:n erottaminen muista kroonisista keuhkosairauksista on vaikeaa tavallisilla diagnostisilla menetelmillä. Siksi IPF:stä kertova biologinen merkkiaine, biomarkkeri, olisi tärkeä lisätyökalu. Osatöissä II ja III tutkittiin kahden mahdollisen fibroosibiomarkkerin, endoteeli-1:n (ET-1) ja tyypin III prokollageenin aminoterminaalin propeptidin (PIIINP), käytettävyyttä koiran IPF:n diagnostiikassa. IPF-koirien biomarkkeripitoisuuksia verrattiin terveiden ja kroonista keuhkoputkentulehdusta tai eosinofiilista keuhkotulehdusta sairastavien koirien pitoisuuksiin. Tulokset olivat lupaavia: seerumin ET-1-pitoisuus ja keuhkohuuhtelunesteen PIIINP-pitoisuus auttoivat erottamaan IPF-koirat muista ryhmistä. Taudinkuvaltaan koiran ja ihmisen IPF muistuttavat toisiaan. Mutta entä jos tarkastelu suoritetaan kudostasolla? Osatyössä IV selvitettiin sairauden histopatologiset löydökset. Löydöksiä verrattiin ihmisen IPF:ään ja sen erotusdiagnostiikassa huomioitavaan epäspesifiin interstitiaaliseen pneumoniaan (NSIP). IPF-koirilla esiintyi sekä ihmisen IPF:n että NSIP:n kaltaisia muutoksia: diffuusia ja kypsää fibroosia sekä epäkypsempiä fibroosin pahentuma-alueita. Pahentuma-alueet sijoittuivat pleuran alle tai bronkiolien ympärille. Väitöstutkimus lisää ymmärrystä koiran IPF:n taudinkuvasta ja sairauden aiheuttamista muutoksista. Biomarkkerit ET-1 ja PIIINP voivat helpottaa diagnostiikkaa. Histopatologinen kuvaus ja vertailu tuo pitkään puuttunutta tietoa ihmisen ja koiran sairauden vastaavuudesta kudostasolla.