Master's Thesis

Skin Microbiome Degradation of Hyaluronic Acid

Final Thesis 1.63 MB

Author of thesis: Bc. Vera Raevskaya

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Mgr. Kristina Nešporová, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Kristýna Turková, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on studying the ability of skin microbiome bacteria to degrade hyaluronic acid (HA). The main objective of the thesis was to optimize the methodology
for monitoring HA degradation activity, analyze HA degradation by skin microbiome samples taken from at least three volunteers, and screen the HA degradation ability of bacterial strains isolated from skin wounds.
Degradation activity was demonstrated by culturing on media containing HA, followed
by visualization using staining methods. Gel electrophoresis and LC-MS analysis
of degradation products were used to confirm and further characterize HA degradation.
The study also included microbiological identification of selected bacterial isolates and bioinformatic analysis aimed at verifying the presence of genes similar to known hyaluronan lyases. The results showed that HA-degrading bacteria are repeatedly present in the skin microbiome and that their occurrence may be influenced by the sampling site as well
as by cultivation conditions. The findings contribute to a better understanding of the fate of HA on the skin surface and can be utilized in further studies focused on the skin microbiome as well as in the evaluation of the stability of HA-containing products applied to the skin.

Keywords:

Hyaluronic acid, skin microbiome, hyaluronate lyase, LC-MS, bioinformatics analysis.

Date of defence

27.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce. 2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci. 3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděla v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Jak byl proveden experiment s inhibičními zónami? Jaká je obnova bakterií při aplikaci na kůži? Jak je to s nekultivovatelnými bakteriemi? Jak docházelo k odběru z rány? Jak byly rány vytvořeny? Jak byly rány hluboké? prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. Jaké účinky by mohla mít kyselina hyaluronová na střevní mikrobiom? Má spíše pozitivní nebo negativní účinky? Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. V čem spočívá problém při jejich kultivaci? Jakým způsobem probíhala bioinformatická analýza? Mikroorganismy jste rozdělovala na základě výsledků v laboratoři nebo na základě biologických dat? Studentka odpověděla na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi studentka prokázala výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta chemická

Department

Institute of Food Science and Biotechnology

Study programme

Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)

Specialization

Chemistry of Bioactive Substances (CHBL)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
Mgr. Ondřej Vašíček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Mgr. Kristina Nešporová, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá aktuální a odborně relevantní problematikou degradace kyseliny hyaluronové kožním mikrobiomem. Studentka splnila všechny cíle zadání a prokázala schopnost samostatně navrhnout a realizovat experimentální postupy, včetně jejich optimalizace a kombinace více analytických přístupů. Oceňuji zejména komplexní metodický přístup a propojení mikrobiologických, analytických a bioinformatických metod. U některých pokročilejších analytických technik se studentka seznámila s jejich principem a zapojením do experimentálního designu, zatímco klíčové části experimentální práce samostatně optimalizovala a realizovala.

Teoretická část je zpracována přehledně a poskytuje dostatečný kontext pro řešenou problematiku. Výsledky práce jsou kvalitně zpracovány a odpovídají stanoveným cílům. Diskuse by v některých částech mohla být rozšířena o hlubší interpretaci a širší kontextualizaci výsledků, což lze částečně přičíst i relativně omezenému množství dostupné odborné literatury k danému tématu. Tato skutečnost však nesnižuje celkovou odbornou úroveň práce.

Studentka pracovala aktivně, pravidelně konzultovala postup řešení a prokázala vysokou míru samostatnosti i odpovědnosti při zpracování práce.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury B
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace B
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Mgr. Kristýna Turková, Ph.D.

Předložená diplomová práce se věnuje aktuálnímu tématu degradace kyseliny hyaluronové kožní mikrobiotou. Práce je logicky členěná a teoretická část poskytuje vhodný základ pro experimentální část. Oceňuji zejména kombinaci mikrobiologických, analytických a bioinformatických metod, díky čemuž práce svým rozsahem, dle mého, převyšuje běžné požadavky kladené na diplomovou práci.
Výsledky jsou zpracovány přehledně a systematicky. V kultivačních experimentech bych za vhodné považovala využití pozitivní kontroly, například kmene s prokázanou hyaluronan lyázovou aktivitou. V Tabulce 3 bych doporučila uvádět hodnoty CFU/ml v běžně používaném mikrobiologickém formátu, např. 9 × 10^6 CFU/ml. Na str. 41 autorka uvádí, že kolonie rostoucí těsně u sebe nebyly dále analyzovány z důvodu možného odběru směsné kultury. Nabízí se však otázka, zda by nebylo vhodnější tyto kolonie přečistit opakovaným přeočkováním přes jednotlivou kolonii namísto jejich úplného vyřazení z analyzovaného souboru.
Diskuze je místy spíše popisná a mohla by být více propojena s recentní odbornou literaturou a kritickou interpretací výsledků. Ve větší míře by bylo vhodné diskutovat také metodická omezení práce a možné alternativní interpretace některých výsledků.

Přes uvedené připomínky hodnotím práci jako kvalitní experimentální práci s aktuálním tématem a potenciálním aplikačním přesahem. Získané výsledky mohou představovat vhodný základ pro navazující výzkum.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Využití literatury a její citace B
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. 1/ V metodice je uvedeno, že BHI+HA agar byl připraven smícháním BHI média s kyselinou hyaluronovou a následným autoklávováním celé směsi. Je možné, že během autoklávování docházelo k částečné degradaci vysokomolekulární kyseliny hyaluronové? Jak by případná depolymerizace HA během sterilizace mohla ovlivnit interpretaci výsledků?
  2. 2/ V kultivačních experimentech byla degradace kyseliny hyaluronové posuzována jako tvorba zon, je možné že degradace HA může souviset s nespecifickým efektem růstu bakterie např. snížení pH v okolí bakteriálního kmene nebo jiným mechanismem a nemusí být způsobena pouze degradací způsobenou pomocí hyaluronan lyáz?
  3. 3/ Do jaké míry mohou být získané výsledky ovlivněny tím, že byla použita pouze kultivační metoda screeningu? Jaké skupiny mikroorganismů mohly být tímto přístupem opomenuty?
  4. 4/ V práci byl popsán výskyt kmenů druhu Staphylococcus aureus, u něhož mohou hyaluronan lyázy představovat jeden z faktorů virulence. Jaký význam může mít tato skutečnost pro interpretaci výsledků degradace kyseliny hyaluronové, zejména v kontextu kožních ran nebo narušené kožní bariéry?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová