The role and function of stromal enzymes in keratoconus pathogenesis

Abstract

Lubica Dudakova Doctoral Thesis ABSTRAKT Keratokonus (KC) je nezánětlivé onemocnění rohovky, při kterém se rohovka ztenčuje a vyklenuje pravděpodobně v důsledku poruch ve vazbě kolagenních vláken. Je jednou z nejčastějších indikací k transplantaci rohovky. KC je multifaktoriální onemocnění, na jehož vzniku se podílí i genetické faktory, nicméně přesná příčina onemocnění ani její mechanismus nebyly zatím objasněny. Cílem práce bylo porovnat výskyt a aktivitu enzymů lysyl oxidáz (LOX a LOX-like enzymy), které katalyzují vznik vazeb mezi elastinovými a kolagenními vlákny v kontrolních lidských rohovkách a v explantátech získaných při transplantaci od pacientů s KC. Zaměřili jsme se i na onemocnění asociované s výskytem KC a pokusili se najít jejich společné znaky. Provedli jsme studii ověřující asociaci jednonukleotidovych záměn (SNPs) v genech pro LOX a hepatocytární růstový faktor (HGF) s výskytem KC. V našem výzkumu jsme použily metody buněčné a molekulární biologie (tkáňové kultury, imunohisto- a imunocytochemie, mikroskopie, měření aktivity enzymů pomocí fluorometrie, genotypování a přímé sekvenování) a statistickou analýzu. Prokázali jsme přítomnost celé rodiny lysyl oxidáz v kontrolní i KC rohovce, ve které jsme pozorovali pokles intenzity a nepravidelné rozmístění LOX, propeptidu LOX, LOXL2 a LOXL3....

Lubica Dudakova Doctoral Thesis ABSTRACT Keratoconus (KC) is a non-inflammatory disease of the cornea, in which ectasia and thinning occur probably due to defects in the collagen fibers binding. It is one of the most common indications for corneal transplantation. KC is a complex disorder with the involvement of both genetic and environmental factors; however the exact pathogenic mechanisms leading to the disease development have not been elucidated. The main aim of our work was to compare the presence and enzyme activity of cross- linking enzymes lysyl oxidases (LOX and LOX-like enzymes), in control human cornea samples and explanted cornea gained from patients with KC. We also focused on diseases previously described to be associated with KC with the aim to identify common signs among them. Furthermore, we replicated association of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in LOX and hepatocyte growth factor (HGF) with KC risk. We attempted to link all pathophysiological disturbances observed in KC into one common pathway. We have used a wide spectrum of methods (cell culturing, immunohisto- and immunocytochemistry, microscopy, fluorimetric enzyme activity measurement, genotyping and direct sequencing, statistical analysis). We demonstrated the presence of entire family of LOX enzymes in control and in KC...