Keratokonusta kornea epiteli ksantin oksidaz enzim aktivite düzeyi

Abstract

Amaç: Korneanın ultraviyole (UV) absorbsiyon ve filtrasyonunda önemli bir katman olan epitel tabakasında, UV ilişkili Ksantin Oksidaz (KO) enziminin aktivitesini değerlendirerek bu enzimin keratokonus etiyopatogenezindeki rolünü ve keratokonus klinik şiddetiyle ilişkisini araştırmaktır. Gereç ve Yöntem: Prospektif, randomize karakterli çalışmamızda, Eylül 2017 - Eylül 2018 tarihleri arasında kliniğimize başvuran keratokonus nedeniyle korneal kollajen çapraz bağlama (KÇB) tedavisi planlanan 54 hastanın 66 gözü; ve refraksiyon kusuru nedeniyle fotorefraktif keratektomi (PRK) tedavisi planlanan 32 hastanın 43 gözü çalışma kapsamında değerlendirildi. Tüm vakaların detaylı oftalmolojik muayenesi ardından korneal topografi haritaları(Sirius, CSO) çıkarıldı. KÇB ve PRK operasyonu öncesi mekanik kazıma yöntemiyle uzaklaştırılan kornea epitelleri toplandı. Keratokonus ve kontrol grubu kornea epitellerinin KO aktivite düzeyi (mIU/mg) spektrofotometrik yöntemle değerlendirildi. Keratokonus grubu Amsler-Krumeich sınıflamasına göre üç alt gruba (evre 1, evre 2, evre 3) ayrıldı. Sonuçlar keratokonus ile kontrol grubu arasında ve keratokonus grubunda evrelere göre kendi içinde istatistiksel analizlerle karşılaştırıldı.Bulgular: Keratokonus ve kontrol grubu arasında yaş ve cinsiyet açısından anlamlı fark bulunmadı (sırasıyla p=0,064, p=0,296). KO enzim aktivite düzeyleri açısından bakıldığında; keratokonus grubu KO aktivitesi 173,57 (±87,61) mIU/mg, kontrol grubu KO aktivitesi 223,70 (±99,52) mIU/mg olarak bulundu ve iki grup arasındaki bu fark istatistiksel olarak anlamlı idi (p˂0,001). Amsler-Krumeich sınıflamasına göre kendi içinde üç gruba ayrılan keratokonus grubunda; evre 1 (n=33), evre 2 (n=19) ve evre 3 (n=14) KO aktivite düzeyleri arasında istatistiksel anlamlı fark saptanmadı (p=0,681). Tartışma: Bu çalışmada keratokonus etiyopatogenezinde kornea epiteli oksidan karakterli KO enziminin, UV hasarı oluşmasındaki rolü incelenmiştir. Keratokonik kornea epiteli KO aktivitesi spektrofotometrik yöntemle değerlendirilmiş ve keratokonus grubunda aktivite düzeyi daha düşük bulunmuştur. Oksidatif stres hasarı ve anti-oksidan maddelerde azalmanın iyi bilindiği keratokonusta; oksidan karakterli enzimdeki düşük aktivite, enzim sentez sürecindeki patolojilerin yanı sıra ultraviyole filtrasyonunda major görevli kornea epitelinin yapısal defektinden kaynaklanabilir. Epitel katmanındaki defekt stroma ve derindeki diğer dokuların UV'ye daha fazla maruziyetiyle sonuçlanabilir; bu durum inflamasyon ve apopitozise yol açabilir. KO aktivitesindeki düşüklük nörotrofik faktörlerdeki değişim yoluyla, keratokonik korneada sinir belirginleşmeyle sonuçlanan bir dizi histopatolojik değişimi tetikleyebilir. Sonuç: Keratokonus etiyopatogenezinde oksidan karakterli KO aktivitesindeki değişim, oksidatif stres, inflamasyon ve apopitoz gibi süreçlerde rol oynayabilir. Ayrıca keratokonustaki bazı histopatolojik korneal değişimlere neden olabilir. Keratokonus etiyopatogenezisinde etkili olduğu düşünülen bu enzim ile ilgili yapılacak ileri düzey çalışmalarla keratokonus tedavisine yeni bir bakış açısı getirilebilecektir.Anahtar Kelimeler: Keratokonus, Ksantin Oksidaz, Kornea, Ultraviyole, Oksidatif stres, Oksidan enzim

Aim: To assess the role of the ultraviolet (UV)-related oxidative Xanthine Oxidase (XO) enzyme in corneal epithelium, a corneal layer whose primary task is to absorb and filtrate UV light in the cornea, on the ethiopathogenesis of keratoconus and to analyze its correlation with the severity of the disease by studying the activity of the enzyme.Methods: This prospective randomized study included 66 eyes of 54 patients who applied to our clinic during September 2017 – September 2018 to be treated with corneal collagen cross-linking (CXL) due to keratoconus and 43 eyes of 32 patients who underwent photorefractive keratectomy (PRK) due to refractive error. All patients underwent a thorough ophthalmological examination and had their corneal topography (Sirius, CSO) measurement. Before undergoing CXL or PRK the patient's corneal epithelium was mechanically scraped and gathered for analyses. Epithelial XO levels were spectrophotometrically analyzed at all keratoconus patients and control group. The keratoconus group was subdivided into 3 groups (stage 1, 2 and 3) according to the Amsler-Krumeich classification. The results were statistically compared between the keratoconus and the control group and in between keratoconus subgroups.Results: No significant differences in age and sex were found between the keratoconus and the control group (p=0,064, and p=0,296, respectively). The mean XO level of the keratoconus group was 173,57 (±87,61) mIU/mg. It was 223,70 (±99,52) mIU/mg in the control group. The difference was statistically significant (p˂0,001). According to the Amsler Krumeich classification, 33 eyes were at stage 1, 19 were at stage 2, and 14 were at stage 3. No significant difference was observed between these subgroups regarding XO levels (p=0,681).Discussion: In this study we analyzed the etiopathological role of the oxidative XO enzyme in keratoconus patients and evaluated its role on the UV damage. The XO levels of corneal epithelium in keratoconus patients were spectrophotometrically assessed and we found it significantly low in keratoconus patients when compared to the normals. The damage caused by oxidative stress and the deficiency of anti-oxidant activity are well documented in keratoconus. The low activity of an oxidizing enzyme in the corneal epithelium, apart from an impaired enzyme synthesis process, indicates structural defects in the corneal epithelium whose main task is to filtrate the UV. Defects in the epithelial layer could lead to prolonged exposure to UV of the stroma and deeper tissues resulting in inflammation and apoptosis. Low levels of XO activity could trigger a series of histopathological changes through neurotrophic factor leading to neural exposure of keratoconics cornea. Conclusion: Impaired levels of XO, an enzyme with an oxidative character in the etiopathology of keratoconus could play an important role during oxidative stress, inflammation and apoptosis. It may also lead to histopathological changes in the cornea. Further studies are needed to shed more light on the role of this enzyme on the etiopathology of keratoconus and to change the perspective in the treatment of keratoconus.Keywords: Keratoconus, Xanthine Oxidase, Cornea, Ultraviolet, Oxidative stress, Oxidative enzyme