Proteinové markery osteoartrózy u psů a jejich modulace intravenózní terapií hyaluronanem

Bc. Damián Lipták

Diplomová práce

Proteomic markers of canine osteoarthritis and their modulation following intravenous hyaluronan therapy

Anotace:

Osteoartróza (OA) je degenerativní kloubní onemocnění charakterizované degradací chrupavky, remodelací extracelulární matrix (ECM) a zánětlivými procesy. Ačkoli je intravenózní podání kyseliny hyaluronové (IV-HA) ve veterinární medicíně terapeu-ticky využíváno, její systémové a lokální biologické mechanismy zůstávají neúplně charakterizovány. Cílem této práce bylo zhodnotit proteomické změny spojené s ter-apií IV-HA v klinických a preklinických modelech souvisejících s OA za účelem ob-jasnění jejích chorobu modifikujících účinků. Kvantitativní proteomická analýza bez značení (LFQ) pomocí LC-MS/MS byla provedena na vzorcích psí plazmy z párové longitudinální klinické kohorty a na loka-lizované kloubní tkáni preklinického myšího modelu adjuvantní artritidy (AIA). Před analýzou bylo zjištěno, že komerční strategie deplece plazmy vnášejí kvantitativní zkreslení a způsobují nespecifickou kodepleci nízkoabundantních proteinů. Proto byla jako nejvhodnější analytická matrice zvolena nativní plazma. Průřezové profilování výchozí plazmy zdravých psů a psů s OA odhalilo značnou interindividuální biologickou variabilitu, jež omezuje identifikaci robustních systé-mových proteomických signatur onemocnění a potvrzuje nutnost párového longitu-dinálního designu. Longitudinální analýza psí kohorty identifikovala signifikantní systémové proteomické změny spojené s léčbou IV-HA, včetně downregulace (p <0,05) proteinů spojených s imunitou a komplementem (např. MASP1 log2FC = -0,45; ALCAM log2FC = -0,91) a současné upregulace strukturálních složek matrix a inhibi-torů (např. COL6A1 log2FC = 0,47; SERPINC1 u >75% kohorty). Tyto systémové trendy byly konzistentní s lokálními proteomickými změnami na myším modelu AIA (p <0,05). Léčba IV-HA byla spojena s downregulací zánětlivých markerů akutní fáze (Saa4, log2FC = -2,25) v kohortě s třídenní terapií a s upregulací enzymů stabilizujících kolagen (Lox, log2FC = 3,28) 8 hodin po podání léčby. Tato me-zidruhová proteomická analýza prokazuje změny v biologických drahách spojených se zánětem a s ECM v souvislosti s léčbou IV-HA.

Abstract:

Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease characterized by cartilage degra-dation, extracellular matrix (ECM) remodelling, and inflammatory processes. Alt-hough intravenous hyaluronic acid (IV-HA) is used therapeutically in veterinary med-icine, its systemic and localized biological mechanisms remain incompletely charac-terized. This thesis aimed to evaluate the proteomic shifts associated with IV-HA therapy in clinical and preclinical OA-related models to elucidate its disease-modifying effects. Label-free quantitative (LFQ) proteomic analysis via LC-MS/MS was performed on canine plasma samples from a paired longitudinal clinical cohort and on localized joint tissue from a preclinical murine adjuvant-induced arthritis (AIA) model. Prior to analysis, commercial plasma depletion strategies were evaluated but were found to introduce quantitative bias and non-specific co-depletion of low-abundance proteins. Consequently, neat plasma was selected as the most suitable analytical matrix. Cross-sectional baseline profiling of healthy versus OA canine plasma samples revealed substantial inter-individual biological variance, limiting the identification of robust systemic disease-associated proteomic signatures and supporting the neces-sity of a paired longitudinal design. Longitudinal canine analysis identified signifi-cant IV-HA treatment-associated systemic proteomic shifts, including downregula-tion (p <0.05) of immune and complement-related proteins (e.g., MASP1 log2FC = -0.45, ALCAM log2FC = -0.91) and concurrent upregulation of structural matrix com-ponents and inhibitors (e.g., COL6A1 log2FC = 0.47, SERPINC1 in >75% of cohort). These systemic trends were consistent with localized murine AIA proteomic changes (p <0.05). IV-HA treatment was associated with downregulation of acute-phase inflammatory markers (Saa4, log2FC = -2.25) in the 3-day therapy cohort, and upregulation of collagen-stabilizing enzymes (Lox, log2FC = 3.28) 8 hours post-treatment. This cross-species proteomic analysis demonstrates IV-HA treatment-associated changes in inflammatory and ECM-related biological pathways.

Keywords

osteoartróza, biomarkery krevní plazmy, hmotnostní spektrometrie, deplece krevní plazmy, hyaluronan, intravenózní terapie, osteoarthritis, blood plasma biomarkers, mass spectrometry, blood plasma depletion, intravenous therapy

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 5. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 18. 6. 2026
• Vedoucí: Ing. Matěj Šimek, PhD.
• Oponent: Mgr. Michala Krestová, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biotechnologie / Biotechnologie