Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift 06.07.2018

The isolated perfused bovine retina organ culture model as an ex-vivo approach for retinal toxicity testing, a potential replacement for animal experiments

Tierersatzmodelle in der Augenheilkunde mit speziellem Augenmerk auf das isolierte perfundierte bovine retinale Organkulturmodell zur ex-vivo Testung retinaler Toxizität

Summary
Despite different efforts to reduce the number of animals and improve animal welfare in experimental testing different approaches exist to further implement the three Rs concept. In human ophthalmology different animal replacement models exist using different approaches like in-vitro and ex-vivo testing. One of those well-established ex-vivo models is the isolated perfused bovine retinal organ culture model. This model is able to test substances for their retinal toxicity using enucleated bovine eyes post mortem. These eyes need special preparation and treatment before testing a substance in different concentrations and different perfusion durations. Results are obtained by analyzing the amplitudes of the electroretinogram (ERG) at baseline, during the application of the substance and after a washout phase. A-wave and b-wave analysis can identify retinal and higher order stress during application. The complex retinal structure is a perfect organ for ex-vivo testing and the isolated perfused retinal model a reliable model for toxicity testing of different potential toxic or even neuroprotective substances and therefore is a potential candidate to be used as an animal replacement. Different models are developed in the recent past and especially computer based models as well as in-vitro and ex-vivo testing are able to further reduce the number of animals in experimental testing in the future potentially even without reducing quality of scientific data.

Keywords
vertebrate retina, three Rs, animal welfare, stress model

Zusammenfassung
Trotz bereits etablierter unterschiedlicher Bestrebungen die Anzahl der Tierversuche zu reduzieren gibt es weitere Möglichkeiten im Rahmen des 3R Konzeptes die Anzahl der Tierversuche zu reduzieren und das Wohl der Tiere zu verbessern. In der humanen Augenheilkunde existieren unterschiedliche Tierersatzmodelle, inklusive in-vitro und ex-vivo Ansätze zur Etablierung weiterer Tierversuchsersatzmodelle. Dabei ist die perfundierte isolierte bovine Retina ein etabliertes Modell zur Testung retinaler Toxizität ex-vivo und hat somit großes Potential als Ersatz zum Tierversuch. Nach entsprechender Vorbereitung der Augen können dabei unterschiedliche Substanzen dabei in unterschiedlichen Konzentrationen mit unterschiedlichen Wirkdauern getestet werden. Die entsprechenden Ergebnisse werden als Elektroretinogramm (ERG) im Sinne einer Reduktion der Amplitude der Ableitungen bei eingetretenem Stress abgelesen. Unterschiedliche toxische Effekte können dabei auf unterschiedliche retinale Zellverbände eingegrenzt werden und ebenfalls eine mögliche Regeneration nach einer definierten Auswaschphase durch Perfusion des Organmodells mit reiner nutritiver Lösung im Anschluss an die Exposition mit der Testsubstanz untersucht werden. Gerade die komplex aufgebaute Retina ist ein Beispiel bei welchem enukleierte Rinderaugen ein hervorragendes Testmodell darstellen und verlässliche Ergebnisse ergeben. Durch neue unterschiedliche Testmodelle wie computerbasierte Testmodelle, in vitro und ex vitro Modelle können Tierversuche reduziert oder teils gar vermieden werden ohne dabei Einbußen in der wissenschaftlichen Aussagekraft der Ergebnisse hinnehmen zu müssen.

Schlüsselwörter
Vertebraten Retina, drei Rs, Tierschutz, Stressmodell

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