Deep Anterior Lamellar Keratoplasty versus Penetrating Keratoplasty for Macular Corneal Dystrophy: A Randomized Trial

Purpose: To compare outcomes of big-bubble deep anterior lamellar keratoplasty (DALK) and penetrating keratoplasty (PK) for macular corneal dystrophy. Design: Prospective, randomized, interventional case series. Methods: Setting: Single hospital. Patients: Eighty-two eyes of 54 patients requiring keratoplasty for the treatment of macular corneal dystrophy without endothelial involvement were included. Main outcome measures: Operative complications, uncorrected visual acuity, best-corrected visual acuity, contrast sensitivity function, higher-order aberrations, and endothelial cell density were evaluated. Results: The DALK and PK group consisted of 35 and 41 eyes, respectively. Best-corrected visual acuity after surgery was 20/40 or better 68.5% and 70.7% of the eyes in the DALK and PK groups, respectively (P > .05). No statistically significant differences between groups were found in contrast sensitivity function with and without glare for any spatial frequency (P > .05). Significantly higher levels of higher-order aberrations were found in the DALK group (P < .01). In both groups, a progressive and statistically significant reduction in endothelial cell density was found (P < .01). At the last follow-up, the mean endothelial cell loss was 18.1% and 26.9% in DALK and PK groups, respectively (P = .03). Graft rejection episodes were seen in 5 eyes (12.1%) in the PK group, and regrafting was necessary in 3 eyes (7.3%). Recurrence of the disease was documented in 5.7% and 4.8% of the eyes in the DALK and PK groups, respectively. Conclusions: Deep anterior lamellar keratoplasty with the big-bubble technique provided comparable visual and optical results as PK and resulted in less endothelial damage, as well as eliminating endothelial rejection in macular corneal dystrophy. Deep anterior lamellar keratoplasty surgery is a viable option for macular corneal dystrophy without endothelial involvement.

Regenerative potential of corneal endothelium from patients with fuchs endothelial corneal dystrophy

La dystrophie cornéenne endothéliale de Fuchs (FECD, pour l’abréviation du terme anglais « Fuchs endothelial corneal dystrophy ») est une maladie de l'endothélium cornéen. Sa pathogenèse est mal connue. Aucun traitement médical n’est efficace. Le seul traitement existant est chirurgical et consiste dans le remplacement de l’endothélium pathologique par un endothélium sain provenant de cornées de la Banque des yeux. Le traitement chirurgical, en revanche, comporte 10% de rejet immunologique. Des modèles expérimentaux sont donc nécessaires afin de mieux comprendre cette maladie ainsi que pour le développement de traitements alternatifs. Le but général de cette thèse est de développer un modèle expérimental de la FECD en utilisant le génie tissulaire. Ceci a été réalisé en trois étapes. 1) Tout d'abord, l'endothélium cornéen a été reconstruit par génie tissulaire en utilisant des cellules endothéliales en culture, provenant de patients atteints de FECD. Ce modèle a ensuite été caractérisé in vitro. Brièvement, les cellules endothéliales cornéennes FECD ont été isolées à partir de membranes de Descemet prélevées lors de greffes de cornée. Les cellules au deuxième ou troisième passages ont ensuite été ensemencées sur une cornée humaine préalablement décellularisée. Suivant 2 semaines de culture, les endothélia cornéens reconstruits FECD (n = 6) ont été évalués à l'aide d'histologie, de microscopie électronique à transmission et d’immunomarquages de différentes protéines. Les endothélia cornéens reconstruits FECD ont formé une monocouche de cellules polygonales bien adhérées à la membrane de Descemet. Les immunomarquages ont démontré la présence des protéines importantes pour la fonctionnalité de l’endothélium cornéen telles que Na+-K+/ATPase α1 et Na+/HCO3-, ainsi qu’une expression faible et uniforme de la protéine clusterine. 2) Deux techniques chirurgicales (DSAEK ; pour « Descemet stripping automated endothelial keratoplasty » et la kératoplastie pénétrante) ont été comparées pour la transplantation cornéenne dans le modèle animal félin. Les paramètres comparés incluaient les défis chirurgicaux et les résultats cliniques. La technique « DSAEK » a été difficile à effectuer dans le modèle félin. Une formation rapide de fibrine a été observée dans tous les cas DSAEK (n = 5). 3) Finalement, la fonctionnalité in vivo des endothélia cornéens reconstruits FECD a été évaluée (n = 7). Les évaluations in vivo comprenaient la transparence, la pachymétrie et la tomographie par cohérence optique. Les évaluations post-mortem incluaient la morphométrie des cellules endothéliales, la microscopie électronique à transmission et des immunomarquage de protéines liées à la fonctionnalité. Après la transplantation, la pachymétrie a progressivement diminué et la transparence a progressivement augmenté. Sept jours après la transplantation, 6 des 7 greffes étaient claires. La microscopie électronique à transmission a montré la présence de matériel fibrillaire sous-endothélial dans toutes les greffes d’endothelia reconstruits FECD. Les endothélia reconstruits exprimaient aussi des protéines Na+-K+/ATPase et Na+/HCO3-. En résumé, cette thèse démontre que les cellules endothéliales de la cornée à un stade avancé FECD peuvent être utilisées pour reconstruire un endothélium cornéen par génie tissulaire. La kératoplastie pénétrante a été démontrée comme étant la procédure la plus appropriée pour transplanter ces tissus reconstruits dans l’œil du modèle animal félin. La restauration de l'épaisseur cornéenne et de la transparence démontrent que les greffons reconstruits FECD sont fonctionnels in vivo. Ces nouveaux modèles FECD démontrent une réhabilitation des cellules FECD, permettant d’utiliser le génie tissulaire pour reconstruire des endothelia fonctionnels à partir de cellules dystrophiques. Les applications potentielles sont nombreuses, y compris des études physiopathologiques et pharmacologiques.

Visual function and CFH/ARMS2 risk genotypes in macular dystrophy due to maternally inherited diabetes and deafness

Maternally inherited diabetes and deafness (MIDD) is an autosomal dominant inherited syndrome caused by the mitochondrial DNA (mtDNA) nucleotide mutation A3243G. It affects various organs including the eye with external ophthalmoparesis, ptosis, and bilateral macular pattern dystrophy.1, 2 The prevalence of retinal involvement in MIDD is high, with 50% to 85% of patients exhibiting some macular changes.1 Those changes, however, can vary between patients and within families dramatically based on the percentage of retinal mtDNA mutations, making it difficult to give predictions on an individual’s visual prognosis...

Mutations in sodium-borate cotransporter SLC4A11 cause recessive congenital hereditary endothelial dystrophy (CHED2)

Congenital hereditary endothelial dystrophy ( CHED) is a heritable, bilateral corneal dystrophy characterized by corneal opacification and nystagmus. We describe seven different mutations in the SLC4A11 gene in ten families with autosomal recessive CHED. Mutations in SLC4A11, which encodes a membrane-bound sodium-borate cotransporter, cause loss of function of the protein either by blocking its membrane targeting or nonsense-mediated decay.

Mutational spectrum of the ZEB1 gene in corneal dystrophies supports a genotype-phenotype correlation

Mutations in ZEB1 have been reported in posterior polymorphous corneal dystrophy (PPCD3; MIM #609141) and Fuchs' endothelial corneal dystrophy (FECD6; MIM #613270). Although PPCD and keratoconus are clinically and pathologically distinct, PPCD has been associated with keratoconus, suggesting a common genetic basis. The purpose of our study was to perform mutational screening of the ZEB1 gene in patients affected with keratoconus or PPCD.

Eye disease and mobility limitations in older adults

Objectif: Évaluer les défis de la mobilité chez les personnes âgées atteintes de dégénérescence maculaire reliée à l’âge (DMLA), de glaucome ou de dystrophie cornéenne de Fuchs et les comparer avec les personnes âgées n’ayant pas de maladie oculaire. Devis: Étude transversale de population hospitalière Participants: 253 participants (61 avec la DMLA, 45 avec la dystrophie cornéenne de Fuchs, 79 avec le glaucome et 68 contrôles) Méthodes: Nous avons recruté les patients parmi ceux qui se font soigner dans les cliniques d’ophtalmologie de l’Hôpital Maisonneuve-Rosemont (Montréal, Canada) de septembre 2009 à octobre 2010. Les patients atteints de la DMLA ou de la maladie de Fuchs ont une acuité visuelle inférieure à 20/40 dans les deux yeux, tandis que les patients avec du glaucome ont un champ visuel dans le pire oeil inférieur ou égal à -4dB. Les patients contrôles, qui ont été recrutés à partir des mêmes cliniques, ont une acuité visuelle et un champ visuel normaux. Nous avons colligé des données concernant la mobilité à partir des questionnaires (aire de mobilité et chutes) et des tests (test de l’équilibre monopodal, timed Up and Go (TUG) test). Pour mesurer la fonction visuelle nous avons mesuré l’acuité visuelle, la sensibilité au contraste et le champ visuel. Nous avons également révisé le dossier médical. Pour les analyses statistiques nous avons utilisé les régressions linéaire et logistique. Critères de jugement principaux: aire de mobilité, équilibre, test timed Up and Go, chutes Résultats: Les trois maladies oculaires ont été associées à des patrons différents de limitation de la mobilité. Les patients atteints de glaucome ont eu le type le plus sévère de restriction de mobilité; ils ont une aire de mobilité plus réduite, des scores plus bas au test TUG et ils sont plus enclins à avoir un équilibre faible et à faire plus de chutes que les contrôles (p < 0.05). De plus, comparativement aux contrôles, les patients ayant de la DMLA ou la dystrophie cornéenne de Fuchs ont eu une aire de mobilité réduite (p < 0.05). Les chutes n’ont pas été associées aux maladies oculaires dans cette étude. Conclusions: Nos résultats suggèrent que les maladies oculaires, et surtout le glaucome, limitent la mobilité chez les personnes âgées. De futures études sont nécessaires pour évaluer l’impact d’une mobilité restreinte chez cette population pour pouvoir envisager des interventions ciblées qui pourraient les aider à maintenir leur indépendance le plus longtemps possible.

Age-related eye disease and cognitive function

Objectif: Évaluer la relation entre la fonction cognitive chez les personnes âgées atteintes de dégénérescence maculaire reliée à l’âge (DMLA), de glaucome ou de dystrophie cornéenne de Fuchs et les comparer avec les personnes âgées n’ayant pas de maladie oculaire. Devis: Étude transversale de population hospitalière. Participants: 420 participants (113 avec la DMLA, 66 avec la dystrophie cornéenne de Fuchs, 130 avec le glaucome et 111 témoins). Méthodes: Nous avons recruté les patients à partir de la clinique d’ophtalmologie de l’Hôpital Maisonneuve-Rosemont (Montréal, Canada) de septembre 2009 à septembre 2013. Les patients atteints de la DMLA ou de la maladie de Fuchs ont une acuité visuelle inférieure à 20/40 dans les deux yeux, tandis que les patients avec du glaucome ont un champ visuel dans le pire œil inférieur ou égal à -4dB. Les patients contrôles, qui ont été recrutés à partir des mêmes cliniques, ont une acuité visuelle et un champ visuel normaux. Nous avons colligé des données concernant la fonction cognitive à partir du test Mini-Mental State Exam (MMSE)-version aveugle. Pour mesurer la fonction visuelle, nous avons mesuré l’acuité visuelle, la sensibilité au contraste et le champ visuel. Nous avons également révisé le dossier médical. Pour les analyses statistiques, nous avons utilisé la régression linéaire. Critère de jugement principal: MMSE-version aveugle. Résultats: Les trois maladies oculaires ont été associées à une limitation de la cognition. Le score de MMSE-version aveugle se situe de 0.7 à 0.8 unités plus basses par rapport au groupe contrôle. Comparativement aux contrôles, les patients avec maladies oculaires ont eu un score moyen diminué (P < 0.05). Le niveau d’éducation élevé est associé à une meilleure cognition (P < 0.001). Conclusions: Nos résultats suggèrent que les maladies oculaires sont associées à une diminution de la fonction cognitive chez les personnes âgées. De futures études sont nécessaires pour évaluer l’impact des maladies oculaires sur le déclin cognitif chez cette population pour pouvoir envisager des interventions ciblées qui pourraient les aider à maintenir leur indépendance le plus longtemps possible.

Tgfbi/Bigh3 silencing activates ERK in mouse retina.

BIGH3 is a secreted protein, part of the extracellular matrix where it interacts with collagen and integrins on the cell surface. BIGH3 can play opposing roles in cancer, acting as either tumor suppressor or promoter, and its mutations lead to different forms of corneal dystrophy. Although many studies have been carried out, little is known about the physiological role of BIGH3. Using the cre-loxP system, we generated a mouse model with disruption of the Bigh3 genomic locus. Bigh3 silencing did not result in any apparent phenotype modifications, the mice remained viable and fertile. We were able to determine the presence of BIGH3 in the retinal pigment epithelium (RPE). In the absence of BIGH3, a transient decrease in the apoptotic process involved in retina maturation was observed, leading to a transient increase in the INL thickness at P15. This phenomenon was accompanied by an increased activity of the pro-survival ERK pathway.

Fabry's disease: otoneurologic findings in twelve members of one family

Fabry's disease corresponds to an inherited disorder transmitted by an X-linked recessive gene. It generates a dysfunction of glycosphingolipid metabolism due to an enzymatic deficiency of alpha-galactosidase activity, resulting in glycosphingolipid deposits in all areas of the body. The clinical (heart, kidney, and central nervous system) manifestations are more severe in hemizygous boys than in heterozygous girls. They appear during childhood or adolescence: acroparesthesia, joint pain, angiokeratoma, corneal dystrophy, hypohydrosis or anhydrosis, and renal failure. The otoneurologic symptoms consist of hearing fluctuation, progressive unilateral or bilateral hearing loss, and episodes of vertigo or dizziness. Otoneurologic findings in 12 of 26 members of the same family are presented: the mother and 9 of her 12 children, as well as 2 of her 14 grandchildren: 4 healthy persons, 4 heterozygous female carriers, and 4 hemizygous male patients. Three of the male patients had fluctuation of hearing, sudden hearing loss, and episodes of vertigo and dizziness. The otoneurologic examinations showed a bilateral cochleovestibular deficit (n = 1), a right cochleovestibular deficit (n = 1), and a bilateral hearing loss combined with a right vestibular deficit (n = 1). Histopathologic evidence of glycosphingolipid accumulation in vascular endothelial and ganglion cells, as well as atrophy of the stria and spiral ligament, might explain the otoneurologic symptoms and findings.

An overview of eye-related photophobias

This chapter provides an overview of the various eye-related causes of photophobia and the likely mechanisms responsible. Photophobia is the experience of discomfort affecting the eyes as a result of exposure to light. It has a variety of causes, including the result of eye or brain disease, or it can be a side effect of various drugs or laser surgery. Photophobia can also be a symptom of a more serious disorder such as meningitis and therefore, requires appropriate investigation, diagnosis, and treatment. Trauma or disease affecting several structures of the eye are a common cause of photophobia and can be associated with: (1) the ocular adnexia, such as blepharitis and blepharospasm, (2) the cornea, including abrasion, ulcerative keratitis, and corneal dystrophy, (3) problems in eye development, such as aniridia, buphthalmos, coloboma, and aphakia, (4) various eye inflammations, including uveitis, and (5) retinal disorders, such as achromatopsia, retinal detachment, and retinal dystrophy. There may be two main explanations for photophobia associated with these conditions: (1) direct stimulation of the trigeminal nerve due to damage, disease, or excessive light entering the eye and (2) overstimulation of the retina including a specific population of light-sensitive ganglion cells.

Eye-related photophobia

This article provides an overview of the various eye-related causes of photophobia and the likely mechanisms responsible. Photophobia is an experience of discomfort affecting the eyes due to exposure to light. It has a variety of causes including the result of eye or brain disease, or it can be a side effect of various drugs or laser surgery. Photophobia can also be a symptom of a more serious disorder such as meningitis and therefore, requires appropriate investigation, diagnosis, and treatment. Trauma or disease affecting several structures of the eye are a common cause of photophobia and can be associated with: (1) the ocular adnexia, such as blepharitis and blepharospasm, (2) the cornea, including abrasion, ulcerative keratitis, and corneal dystrophy, (3) problems in eye development, such as aniridia, buphthalmos, coloboma, and aphakia, (4) various eye inflammations, including uveitis, and (5) retinal disorders, such as achromatopsia, retinal detachment, and retinal dystrophy. There may be two main explanations for eye-related photophobia: (1) direct stimulation of the trigeminal nerve due to damage, disease, or excessive light entering the eye and (2) overstimulation of the retina including a specific population of light-sensitive ganglion cells.

Effets du stress oxydatif induit par les rayons UVA et endogène sur la cornée humaine : étude des délétions de l’ADN mitochondrial, des modifications dans la matrice extracellulaire cornéenne et de la dystrophie cornéenne endothéliale de Fuchs

Le stress oxydatif peut provenir de sources exogènes comme les UVA ou de sources endogènes comme la chaîne respiratoire (OXPHOS). L’oxydation des composants cellulaires a été associée avec la dégénération, des phénotypes de vieillissement et des pertes de fonctionnalités des tissus. Les UVA sont les plus efficaces des rayons UV à induire de l’oxydation, tel que démontré par la formation de dommages oxydatifs à l’ADN et par l’apparition de délétions mitochondriales qui en résultent. La délétion mitochondriale de 4977 pb (ADNmtCD4977), la plus commune, et celle de 3895 pb (ADNmt3895) sont deux délétions reliées au photovieillissement cutané et à l’exposition au stress oxydant. Le phénomène de vieillissement dans la peau est bien documenté et se traduit par une dégradation de la matrice extracellulaire, une perte d’élasticité et la formation de rides. Toutefois, peu d’études portent sur la cornée humaine alors qu’elle est un tissu exposé directement aux rayonnements UV au même titre que la peau. Nous avons donc tenté mieux comprendre l’effet de l’oxydation exogène et endogène sur cette structure. L’analyse de la localisation des délétions ADNmtCD4977 et ADNmtCD4977 dans l’oeil humain a permis de révéler qu’elles se concentrent principalement dans le stroma cornéen et s’accumule avec l’âge. Le stroma cornéen est la couche cellulaire qui confère la transparence et la rigidité à la cornée humaine. Ces résultats nous ont suggéré une implication des UVA dans le photovieillissement de la cornée. Nous avons donc entrepris de vérifier les changements liés à l’exposition aux UVA dans le stroma cornéen puisque les UVA sont connus pour causer des altérations à la matrice extracellulaire (ECM) au niveau cutané. Nous avons donc créé un modèle de photovieillisement par une exposition chronique aux UVA sur des kératocytes avec lesquels nous avons fait sécréter une ECM. Nos résultats nous ont démontré qu’une exposition chronique aux UVA cause des altérations à l’ECM cornéen semblable à des phénotypes de photvieillissement. En effet, nous avons dénoté des changements transcriptomiques et protéomiques pour certains collagènes et protéoglycans. Une atteinte aux collagènes par le vieillissement cornéen se traduit entre autres par une rigidification, une opacification et un changement dans son pouvoir réfractif qui mène à une perte de la vision. Par ailleurs, notre avons également investigué l’implication du stress oxydatif dans la dystrophie cornéenne endothéliale de Fuchs (FECD), une maladie dégénérative de l’endothélium cornéen, qui mène à une perte de vision et est une cause principale de greffe cornéenne. L’étiologie de la maladie est encore inconnue, mais le stress oxydatif est soupçonné de jouer un rôle important dans la pathogenèse. Nos résultats ont amené de nouvelles évidences de l’implication de l’oxydation dans la maladie par l’augmentation de la quantité d’ADN mitochondrial et un raccourcissement des télomères dans des explants de cornées pathologiques. Nos résultats nous ont également démontré que la mise en culture de cellules FECD permettait la sélection de cellules fonctionnelles et comparables à des cellules saines en termes de quantité d’ADN mitochondrial et de son intégrité, de sensibilité à l’oxydation et de longueur télomérique. Les résultats obtenus soutiennent ainsi la possibilité d’employer les cellules FECD fonctionnelles sélectionnées pour utilisation en génie tissulaire afin de créer des cornées autologues pour pallier aux manques de greffes cornéennes. Enfin, nos résultats apportent de nouvelles évidences quant à l’implication du stress oxydatif dans le photovieillissement cornéen et dans l’étiologie de la FECD.

Fundus autofluorescence in stargardt macular dystrophy-fundus flavimaculatus

Purpose To quantify autofluorescence (AF) levels in patients with Stargardt macular dystrophy-fundus flavimaculatus (STGD-FFM), and to identify patterns of AF. Design Observational, comparative study. Methods Prospective study. Settings Patients were recruited at Moorfields Eye Hospital. Study population Forty-three STGD-FFM patients aged 20 to 40 years and 35 age-matched normal volunteers. The right eye was chosen arbitrarily for measures of AF. Intervention The AF images were obtained using a confocal scanning laser ophthalmoscope. Levels of AF across the macula were measured. The distribution of AF was also evaluated. In 36 patients (84%) pattern electroretinogram (PERG) and full-field ERG were obtained and results were evaluated with respect to levels of AF. Main outcome measures Values of AF, AF distribution, PERG, and ERG. Results Normal or high AF at the center of the macula with high AF temporally or nasally or both was detected in 17 patients (39%). In nine (21%), low AF at the center of the macula with normal or low AF temporally or nasally or both was found. Levels of AF were normal throughout the macula in six patients (14%). In 11 (26%), high, normal, and low levels of AF were found. All patients tested with low AF at the center of the macula and normal or low AF temporally or nasally or both had peripheral cone/rod dysfunction. None of the patients tested that had normal or high AF at the fovea and high AF temporally or nasally, or normal AF throughout the macula, had peripheral cone/rod dysfunction. Conclusion AF is not universally high in STGD-FFM. Some patients have normal or low AF. Autofluorescence patterns appear to relate to functional abnormalities. © 2004 by Elsevier Inc. All rights reserved.

Phenotypic subtypes of Stargardt macular:Dystrophy-fundus flavimaculatus

Objective: To determine if phenotypic subtypes exist in Stargardt macular dystrophy-fundus flavimaculatus (SMD-FFM). Methods: A cross-sectional study of 63 patients with autosomal recessive SMD-FFM was undertaken. The age of onset, duration of symptoms, visual acuity, and clinical features on fundus examination, color fundus photographs, and fundus autofluorescence images were recorded. Electrophysiological tests, including pattern, focal, and full-field electroretinogram (ERG), electro-oculogram, and color-contrast sensitivity measurement, were also performed. Results: Based on electrophysiological attributes (ERG), patients with SMD-FFM could be classified into 3 groups. In group 1, there was severe pattern ERG abnormality with normal scotopic and full-field ERGs. In group 2, there was additional loss of photopic function, and in group 3, there was loss of both photopic and scotopic function. Differences in scotopic or photopic function among groups were not explained on the basis of differences in age of onset or duration of disease. Conclusions: Patients with SMD-FFM can be classified into 3 groups based on the absence or presence of generalized loss of either photopic or photopic and scotopic function. It appears that these 3 groups may represent distinct phenotypic subtypes in SMD-FFM.

Intrafamilial variation of phenotype in Stargardt macular dystrophy- fundus flavimaculatus

Purpose. To evaluate the intrafamilial phenotypic variation in Stargardt macular dystrophy-Fundus flavimaculatus (SMD-FFM). Methods. Thirty-one siblings from 15 families with SMD-FFM were examined. Age of onset, visual acuity, and clinical features on fundus examination and fundus autofluorescence images, including presence or absence of central and peripheral atrophy and distribution of flecks, were recorded. In addition, electrophysiological studies were undertaken. Results. Large differences between siblings in age of onset (median, 12 years; range, 5-23 years) were observed in six of the 15 families studied, whereas in 9 families differences in age of onset between siblings were small (median, 1 year; range, 0-3 years). Visual acuity varied two or more lines among siblings in nine families. In 10 families (67%) siblings were found to have different clinical appearance on fundus examination and fundus autofluorescence images, whereas in 5 families (33%), affected siblings had similar clinical features. Electrodiagnostic tests were performed on affected members of 12 families and disclosed similar qualitative findings among siblings. In nine families there was loss of central function only; in two, global loss of cone function; and in one, global loss of cone and rod function. Conclusions. In this series, although differences in age of onset, visual acuity, and fundus appearance were observed between siblings, electrophysiological studies demonstrated intrafamilial homogeneity in retinal function. The findings are difficult to reconcile with expression studies showing ABCR transcripts in rod photoreceptors but not in cones.