Diagnostic advances in equine ophthalmology

Abstract

Aquesta tesi investiga l'aplicació de tècniques de diagnòstic funcional i molecular complementàries (electrorretinografia -ERG- i la metabolòmica basada en ¹H-RMN) per contribuir al progrés de les tècniques diagnòstiques de l'oftalmologia veterinària, centrada en èquids. El primer estudi aborda una barrera clau per a l'ús clínic de l'ERG mitjançant la validació d'un protocol de sedació sovint utilitzat en cavalls. Aquest estudi demostra que la combinació d’un opioide (butorfanol) amb un agonista-α-2 (detomidina) no afecta negativament els registres d'ERG en cavalls i que pot contribuir a reduir els artefactes per moviment, oferint així una major flexibilitat i confiança a l’hora de triar fàrmacs per a la realització de l’ERG de peu sota sedació en cavalls. El segon estudi proporciona la primera caracterització del metaboloma de l'humor aquós en cavalls i rucs, establint una línia de base crucial per a futures investigacions. Aquest treball identifica una empremta metabòlica majoritàriament conservada entre ambdues espècies, alhora que també posa de relleu clares tendències a variacions relacionades amb malalties oculars, l'edat i el sexe. El tercer estudi estén aquest enfocament molecular a la llàgrima, demostrant la viabilitat de la metabolòmica no invasiva de llàgrimes en cavalls i identificant tendències metabòliques associades a l'edat. Col·lectivament, aquesta tesi estableix valuoses dades normatives i valida protocols clau, i mitjançant la integració del perfilat funcional i molecular, proveeix informació fonamental per al camp emergent de l'oculòmica veterinària i el futur de la medicina de precisió en oftalmologia equina.

En esta tesis se analizan diversas técnicas diagnósticas, tanto funcionales como la electrorretinografía (ERG), como moleculares basadas en la espectroscopía por resonancia magnética nuclear de protones (¹H-RMN) que pretenden contribuir al avance de la oftalmología veterinaria equina. El primer estudio aporta información novedosa sobre la validez de añadir un opioide (butorfanol) al protocolo de sedación de caballos durante la ERG. Este estudio demuestra que la combinación del butorfanol con un agonista-α-2, la detomidina (D), no afecta negativamente los registros de la ERG en esta especie, y puede contribuir a reducir los artefactos por movimiento que se obtienen cuando se utiliza solo D. El segundo estudio proporciona la primera caracterización del metaboloma del humor acuoso (HA) en caballos y burros, estableciendo una línea de base crucial para futuras investigaciones en el área. Este trabajo muestra que existe un perfil metabolómico muy similar entre ambas especies y además pone de manifiesto que existen variaciones asociadas a la edad y el sexo y secundarias a enfermedades oculares. El tercer estudio extiende este enfoque molecular a las lágrimas, demostrando la viabilidad de la metabolómica ocular no invasiva, al tiempo que establece una “huella” metabolómica base de la lágrima equina e identifica posibles tendencias metabólicas asociadas a la edad y al sexo. En conjunto esta tesis, aporta información fundamental sobre el campo emergente de la oculómica veterinaria y la evaluación funcional de la visión en oftalmología equina.

This thesis investigates specific aspects of the application of complementary functional and molecular diagnostic techniques (electroretinography (ERG) and proton nuclear magnetic resonance (¹H-NMR) based metabolomics) to contribute to the advance of the diagnostic landscape in equine ophthalmology. The first study addresses a key barrier to the clinical use of ERG by validating a common sedation protocol used in horses for the performance of ERG. It demonstrated that adding an opioid, butorphanol (B) to an α-2-agonist, detomidine (D) does not adversely affect ERG recordings in horses and may reduce artefacts by providing deeper sedation, thus offering clinicians greater flexibility and confidence at the time of choosing sedation agents to perform standing ERG in horses. The second study provides the first instance of metabolomic characterisation of aqueous humour (AH) of horses and donkeys, establishing a crucial baseline for future research. This work identified a largely conserved metabolic fingerprint between the species while also noting clear tendencies toward variations in the metabolomic profile of the AH in relation to ocular disease, age, and sex. The third study extended this molecular approach to tear fluid, demonstrating the feasibility of non-invasive tear metabolomics in horses, providing information about the metabolomic fingerprint of equine tears for the first time and identifying age-associated metabolic trends. Collectively, this thesis establishes valuable normative data in key functional and molecular diagnostic protocols and provides foundational information for the emerging field of veterinary oculomics and the future of precision and personalised medicine in equine ophthalmology.