Non-invasive retinal Imaging to reduce conventional preclinical histology
Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift 131
DOI: 10.2376/0005-9366-17100
© Schlütersche Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG. 2018
Publiziert: 06/2018
Zusammenfassung
Die konventionelle Histologie galt lange Zeit als Goldstandard für die Analyse von Netzhaut-Pathophysiologien in der experimentellen Ophthalmologie. Neue Techniken der nichtinvasiven Bildgebung haben in den letzten Jahren nicht nur eine vergleichbar gute Auflösung erreicht, sondern erlauben im Gegensatz zu In-vitro-Verfahren auch die Analyse von Krankheitsverläufen und die Bewertung von Therapiestrategien im selben Individuum. Dadurch konnten der Bedarf an konventioneller Histologie in Tiermodellen vermindert und die Zahl der eingesetzten Tiere reduziert werden.
Diese Arbeit gibt einen Einblick in die Methodik der Bildgebung, insbesondere der Scanning-Laser-Ophthalmoskopie (SLO) und der optischen Kohärenz-Tomografie (OCT), und illustriert typische Einsatzgebiete in der experimentellen Ophthalmologie. Bei beiden Systemen werden Augenstrukturen mittels Laserlicht unterschiedlicher Wellenlänge sequenziell abgetastet, das reflektierte Licht ausgewertet und aus den Rasterdaten ein Bild erzeugt.
Während ein SLO den Augenhintergrund und die Netzhautgefäße mit einer hohen räumlichen Auflösung in der Aufsicht abbildet, liefert ein OCT dagegen dazu senkrecht stehende hochauflösende Schnittbilder der Augenschichten (vergleichbar mit einem Ultraschall-Scan).
Die bildgebenden Techniken eröffnen die Möglichkeit von Verlaufsuntersuchungen retinaler Strukturen am selben Individuum. Dadurch wird sowohl eine Verbesserung der Aussage und der Datenqualität des Experiments (refinement) als auch eine deutliche Verminderung der Tierzahlen möglich (reduction). Zusätzlich ist aber auch ein zeitnahes Erkennen potenziell belastender pathologischer Veränderungen und eventueller Nebenwirkungen bei der Therapieentwicklung erreichbar. Darauf basierende Gegenmaßnahmen oder ein frühzeitiger Versuchsabbruch können in solchen Fällen eine Verminderung der Belastung der Versuchstiere gewährleisten (refinement).
Für die Zukunft ist durch ständige Verbesserungen der Bildgebungstechnologien eine weitere deutliche Reduktion histologischer Untersuchungen in der experimentellen Augenheilkunde zu erwarten.
Summary
For a long time, conventional histology was the gold standard in experimental ophthalmology for analyzing retinal pathophysiology. Novel non-invasive retinal imaging techniques have achieved high resolution in recent years and allowed for the analysis of disease progression and evaluation of therapeutic strategies in the same individual in comparison to in vitro techniques. This reduced the need for conventional histology in animal models and decreased the number of animals used.
This work provides insights into the imaging techniques, in particular scanning laser ophthalmoscopy (SLO) and optical coherence tomography (OCT), and illustrates typical fields of application in experimental ophthalmology. In both systems, eye structures are scanned sequentially by a laser at different wavelengths, the reflected light is evaluated and an image is generated from the acquired data. The SLO depicts the fundus and the retinal vessels with a high spatial resolution in the top view, whereas OCT provides cross-sectional high-resolution images of the ocular layers (comparable to an ultrasound scan).
A particular advantage of both techniques is the possibility to sequentially follow-up the same individual. As a result, an improvement in the quality of the experiment (refinement) as well as a significant reduction in the number of animals (reduction) is possible. In addition, a prompt detection of pathological changes and possible side effects in the therapeutic development can be achieved. Importantly, a premature termination of the study will ensure a reduction in the distress of the investigated animals (refinement).
In the future, continuous improvements in imaging technologies are expected to further significantly reduce histological analyses in experimental ophthalmology.
