Korneal çapraz bağlama sonrası yüksek ve düşük molekül ağırlıklı hyalüronik asit kullanımının gözyaşı matriks metalloproteinaz-9 ve kornea sinir rejenerasyonu üzerine etkisi
The effect of high and low molecular weight hyaluronic acid on tear matrix metalloproteinase-9 and corneal nerve regeneration after corneal cross-linking
Yazar: GAMZE ÖZKAN
Danışman: DOÇ. DR. SEMRA AKKAYA TURHAN
Marmara Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Göz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Göz Hastalıkları = Eye Diseases
Dizin: Cerrahi-göz = Surgery-eye ; Göz hastalıkları = Eye diseases ; Hyalüronik asit = Hyaluronic acid ; Keratokonus = Keratoconus ; Kornea = Cornea ; Matriks metalloproteinaz 9 = Matrix metalloproteinase 9 ; Sinir rejenerasyonu = Nerve regeneration ; Sodyum hiyaluronat = Sodium hyaluronate ; Çapraz bağlama yöntemi = Cross linking methods

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amacı korneal çapraz bağlama (CXL) sonrası hyalüronik asit içerikli damlaların oküler yüzey parametreleri, kornea sinir rejenerasyonu ve gözyaşı matriks metalloproteinaz-9 (MMP-9) seviyesi üzerine olan etkilerini değerlendirmektir.
Gereç ve Yöntem: Bu prospektif randomize kontrollü çalışmaya CXL yapılan 55 keratokonus hastasının 63 gözü dahil edildi. CXL işlemi sonrası 17 hasta (20 göz) yüksek molekül ağırlıklı sodyum hyalüronik asit (YMA-HA) içerikli suni göz yaşı damlasını (Hylan-M, Comfort Shield® eye drops; i.com medical GmbH, Münih, Almanya) ve 22 hasta (23 göz) düşük molekül ağırlıklı sodyum hyalüronik asit (DMA-HA) suni göz yaşı damlasını (Thealoz Duo, Thea, Clermont- Ferrand, Fransa) 6 ay boyunca 8 saatte 1 damla olmak üzere kullandı. Kontrol grubu olan 19 hasta (20 göz) ise sadece epitel defekti kapanana kadar polivinil alkol (Refresh, Allergan, İrlanda) içerikli suni gözyaşı damlasını saat başı kullandı. CXL sonrası epitel defektinin boyutu biyomikroskopi ile değerlendirildi.  Çalışmaya katılan olgular oküler yüzey hastalık indeksi (OSDI) anketini tamamladıktan sonra sırasıyla hastaların non-invaziv gözyaşı kırılma zamanı (GKZ), Schirmer I testi, Meibomian bez kayıp oranı ölçümü ve oküler yüzey boyanması (Oxford skalası) değerlendirildi. MMP-9 analizi ELISA testi ile yapıldı. Korneal konfokal mikroskopi (KKM) ile subbazal sinir pleksusu (SBNP) görüntülendi. KKM görüntülerinden SBNP analizi ACCMetrics programı kullanılarak yapıldı ve kornea sinir lifi yoğunluğu (CNFD), kornea sinir lifi uzunluğu (CNFL), kornea sinir lifi dallanma yoğunluğu (CNBD), kornea sinir lifi toplam dallanma yoğunluğu (CTBD) değerleri kaydedildi. KKM görüntülerinden ImageJ yazılımı kullanılarak matür (mDH) ve immatür (imDH) dendritik hücrelerin (DH) yoğunluğu hesaplandı. Tüm bu değerlendirmeler postoperatif 1., 3., ve 6. aylarda tekrarlandı. 
Bulgular: Çalışmaya dahil edilen hastaların yaş ortalamaları 22,76 ± 2,83 yıl idi ve gruplar arasında fark yoktu (p>0,05). Epitel defektinde YMA-HA grubunda ve DMA-HA grubunda kontrol grubuna göre daha hızlı iyileşme izlendi (p<0,001). YMA-HA grubunda 24. saatteki epitel defekt alanı kontrol ve DMA-HA grubuna göre daha düşüktü (sırasıyla p=0,001, p=0,030). Tüm gruplarda preoperatif ve postoperatif takiplerde oküler yüzey boyanması saptanmadı. Preoperatif OSDI, GKZ, Schirmer I testi sonuçlarında gruplar arasında fark yoktu (p>0,05). OSDI, DMA-HA ve YMA-HA grubunda postoperatif 3. ayda ve 6. ayda preoperatif değerlerine göre anlamlı azalma gösterdi (p<0,001). GKZ, YMA-HA grubunda postoperatif 3. ve 6.ayda preoperatif değerlerine göre daha uzun iken DMA-HA grubunda sadece 6.ay ile preoperatif GKZ arasında fark mevcuttu (p=0,030). Meibomian bezlerin kayıp oranları hiçbir grupta postoperatif takiplerde değişiklik göstermedi (p>0,05). Preoperatif SBNP analizinde elde edilen değerlerde gruplar arasında fark yoktu (p>0,05). Postoperatif 6. ayda kontrol ve DMA-HA grubunda CNFD (sırasıyla 6,73 ± 5,71 sayı/mm2, p=0,003; 6,16 ± 5,64 sayı/mm2, p=0,005), CNBD (sırasıyla 6,56 ± 6,27 sayı/mm2, p=0,012; 6,62 ± 8,53 sayı/mm2, p=0,003), CNFL (sırasıyla 6,44 ± 2,77 mm/mm2, p=0,001; 6,70 ± 3,02 sayı/mm2, p=0,003), CTBD (sırasıyla 17,39 ± 11,19 sayı/mm2, p=0,001; 17,77 ± 12,81 sayı/mm2, p=0,002) değerleri preoperatif değerlerine (kontrol grubu için; CNFD: 19,37 ± 5,58 sayı/mm2, CNBD: 24,11 ± 15,23 sayı/mm2, CNFL: 12,03 ± 3,32 mm/mm2, CTBD: 40,65 ± 20,37 sayı/mm2, DMA-HA grubu için; CNFD: 19,49 ± 8,22 sayı/mm2, CNBD: 26,32 ± 19,08 sayı/mm2, CNFL: 12,70 ± 3,50 mm/mm2, CTBD: 44,54 ± 23,23 sayı/mm2) göre anlamlı olarak daha düşüktü. Postoperatif 6. ayda CNFD (13,38 ± 7,19 sayı/mm2), CNBD (17,44 ± 13,76 sayı/mm2), CNFL (9,36 ± 4,66 mm/mm2), CTBD (29,96 ± 16,07 sayı/mm2) YMA-HA grubunda diğer iki gruba göre daha yüksekti (sırasıyla p=0,002, p=0,004, p=0,027, p=0,012) ve grup içi değerlendirmede preoperatif değerleri (CNFD: 21,22 ± 7,65 sayı/mm2, CNBD: 22,75 ± 10,99 sayı/mm2, CNFL: 12,10 ± 3,02 mm/mm2, CTBD: 38,05 ± 16,07 sayı/mm2) ile fark izlenmedi (p>0,05). Kornea duyarlılığı kontrol grubunda tüm takiplerde preoperatif değerlere göre düşük seyrederken (p=0,001), DMA-HA grubunda 6. ayda (p=0,079), YMA-HA grubunda 3. ayda (p=0,066) preoperatif değerlere ulaştı. YMA-HA grubunda postoperatif 3. aydaki mDH ve toplam DH yoğunluğu kontrol ve DMA-HA grubuna göre daha düşük izlendi (sırasıyla p=0,036, p=0,041). DMA-HA grubunda 3. ayda toplam DH yoğunluğu preoperatif değerlere göre yüksekti (p=0,006). Preoperatif ve postoperatif 1., 3., 6. ay ortalama MMP-9 seviyesi gruplar arasında farklılık göstermedi (p>0,05). CXL sonrası MMP-9, YMA-HA grubunda 1. (6,01 ± 8,23 ng/ml, p=0,017) ve 3. (7,07 ± 9,20 ng/ml, p=0,032) ayda preoperatif değerlere (14,06 ± 17,76 ng/ml) kıyasla daha düşüktü.
Sonuç: CXL sonrası DMA-HA ve YMA-HA içerikli suni gözyaşı kullanımının; epitel iyileşmesinin, oküler yüzey parametrelerinin ve klinik semptomların düzelmesinde benzer etkinlikte olduğu görüldü. YMA-HA grubunda kornea sensitivitesinde düzelme ile sinir rejenerasyonunun daha hızlı olduğu ve gözyaşı MMP-9 seviyelerinin takiplerde azaldığı görüldü.

Abstract:
Purpose: This study aimed to evaluate the effects of drops containing hyaluronic acid on ocular surface parameters, corneal nerve regeneration, and tear matrix metalloproteinase 9 (MMP-9) level after corneal cross-linking (CXL).
Materials and Methods: This prospective randomized controlled study included sıxty- three eyes of 55 keratoconus patients who underwent CXL. After CXL procedure, 17 patients (20 eyes) used artificial tear drops containing high molecular weight sodium hyaluronic acid (HWM-HA; Hylan-M, Comfort Shield eye drops; i.com medical GmbH, Munich, Germany), 22 patients (23 eyes) used low molecular weight sodium hyaluronic acid (LWM-HA; Thealoz Duo, Thea, Clermont-Ferrand, France) artificial tear drops for 6 months. Nineteen patients (20 eyes) in the control group used artificial tear drops containing polyvinyl alcohol (Refresh, Allergan, Ireland) every hour until the epithelial defect was closed. The epithelial defect area was measured by biomicroscopy. After completing the ocular surface disease index (OSDI) questionnaire, non-invasive tear break-up time (BUT) measurement, Schirmer I test, meibomian gland loss rate measurement, and ocular surface staining (Oxford scale) were evaluated. MMP-9 analysis was done by ELISA test. Subbasal nerve plexus (SBNP) imaging was performed with corneal confocal microscopy (CCM). SBNP analysis from CCM images was performed using the ACCMetrics program to quantify corneal nerve fiber density (CNFD), corneal nerve fiber length (CNFL), corneal nerve fiber branching density (CNBD), corneal nerve fiber total branching density (CTBD) values. The density of mature (mDC) and immature (imDC) dendritic cells was calculated from the CCM images using ImageJ software. All these measurements were repeated at 1, 3, and 6 months postoperatively.
Results: The mean age of the patients included in the study was 22,76 ± 2,83 years, and there was not statistical difference between the groups (p>0,05). A faster recovery was observed in the epithelial defect of HMW-HA and LMW-HA groups compared to the control group (p<0,001). Epithelial defect area at 24 hours in the HMW-HA group was lower than the control and LMW-HA groups (p=0,001, p=0,024, respectively). There was no ocular surface staining in any groups in preoperative and postoperative follow-ups. There was no difference between the groups in preoperative OSDI, BUT, and Schirmer I test results (p>0,05). OSDI showed a significant decrease in the LMW-HA and HMW-HA groups at the postoperative 3rd and 6th months compared to their preoperative values (p<0,001). While the BUT was longer in the HMW-HA group at the postoperative 3rd and 6th months compared to the preoperative values, the difference was observed only at the 6th month in the LMW-HA group (p=0,030). Meibomian gland loss rates did not change in any group at the postoperative follow-up (p>0,05). There was no difference between the groups regarding preoperative SBNP analysis (p>0,05). CNFD (6,73 ± 5,71 no/mm2, p=0,003; 6,16 ± 5,64 no/mm2 p=0,005, respectively), CNBD (6,56 ± 6,27 no/mm2, p=0,012; 6,62 ± 8,53 no/mm2 p=0,003, respectively), CNFL (6,44 ± 2,77 mm/mm2, p=0,001; 6,70 ± 3,02 no/mm2, p=0,003, respectively), CTBD (17,39 ± 11,19 no/mm2, p=0,001; 17,77 ± 12,81 no/mm2, p=0,002, respectively) values in control and LMW-HA groups at 6th months postoperatively were significantly lower than preoperative values (Control; CNFD: 19,37 ± 5,58 no/mm2, CNBD: 24,11 ± 15,23 no/mm2, CNFL: 12,03 ± 3,32 mm/mm2, CTBD: 40,65 ± 20,37 no/mm2, LMW-HA; CNFD: 19,49 ± 8,22 no/mm2 , CNBD: 26,32 ± 19,08 no/mm2, CNFL: 12,70 ± 3,50 no/mm2, CTBD: 44,54 ± 23,23 no/mm2). CNFD (13,38 ± 7,19 no/mm2), CNBD (17,44 ± 13,76 no/mm2), CNFL (9,36 ± 4,66 mm/mm2), and CTBD (29,96 ± 16,07 no/mm2) were higher in the HMW-HA group compared to the other two groups (p=0,002, p=0,004, p=0,027, p=0,012, respectively) at the postoperative 6th month. Compared to the preoperative values (CNFD: 21,22 ± 7,65 no/mm2, CNBD: 22,75 ± 10,99 no/mm2, CNFL: 12,10 ± 3,02 mm/mm2, CTBD: 38,05 ± 16,07 no/mm2), no difference was observed in SBNP parameters at the 6th-month follow-up (p>0,05). While corneal sensitivity was lower than preoperative values in the control group in all follow-ups (p=0,001), it reached preoperative values at the 6th month (p=0,079) in the LMW-HA group and at the 3rd month in the HMW-HA group (p=0,066). In the HMW-HA group, mDC and total DC density at the postoperative 3rd month were lower than in the control and LMW-HA groups (p=0,036, p=0,041, respectively). Total DC density was higher in the 3rd month in the LMW-HA group compared to the preoperative values (p=0,006). In preoperative and postoperative 1st, 3rd, and 6th months, the mean MMP-9 levels did not differ between the groups (p>0,05). After CXL, MMP-9 was lower in the HMW-HA group at 1st (6,01 ± 8,23 ng/ml, p=0,017) and 3rd months (7,07 ± 9,20 ng/ml, p=0,032)  compared to preoperative values (14,06 ± 17,76 ng/ml).
Conclusion: Artificial tears containing LMW-HA and HMW-HA after CXL have similar efficacy in epithelial healing, improvement of ocular surface parameters, and clinical symptoms. In the HMW-HA group, corneal sensitivity improvement and nerve regeneration were observed to be faster, and tear MMP-9 levels decreased in the follow-ups.