Zielsetzung: Ziel der vorliegenden Studie war es, zu untersuchen, ob die Optische Bildgebung nach Injektion von ex vivo DiD markierten Leukozyten, in der Lage ist, eine Entzündung der Synovialmembran in Ratten mit einer Antigen-induzierten Monoarthritis des rechten Kniegelenkes aufzudecken. Die Optische Bildgebung wurde auf ihre Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen arthritischen und gesunden Kniegelenken und zwischen nichttherapierten und Kortison-therapierten Kniegelenken untersucht. Folglich untersuchten wir die Möglichkeiten der Optischen Bildgebung, eine Rheumatoide Arthritis zu diagnostizieren sowie die Möglichkeit zur Beurteilung eines Therapie-verlaufs. Material und Methoden: 12 Versuchstiere wurden für die in vivo Studie in zwei Gruppen zu jeweils 6 Tieren unterteilt. Bei allen Ratten wurde eine monoartikuläre Arthritis des rechten Kniegelenkes induziert. Die Sensibilisierung erfolgte mit einer Emulsion von komplettem Freudschen Adjuvant (Lee Laboratorios, Grayson, CA) und methyliertem bovinem Serumalbumin (mBSA, 20mg/ml ,Sigma, St. Louis, MO). Nach 10 bis 20 Tagen erfolgte die Induktion der Arthritis durch eine intraartikuläre Injektion von mBSA in das rechte Kniegelenk. Zur Kontrolle wurde in das linke Kniegelenk dieselbe Menge an 0,9%NaCl ( Abbott Laboratories, North Chicago, IL) injiziert. Gruppe 1 wurde vor Kortisontherapie, Gruppe 2 wurde nach Kortisontherapie mit der Optischen Bildgebung untersucht. Bei der zweiten Gruppe wurde einen Tag nach dem Auftreten klinischer Zeichen einer Arthritis im rechten Kniegelenk die Kortisontherapie eingeleitet. Am ersten Tag erfolgte eine Injektion von 30mg/kg Solu-Medrol ( Methylprednisolone Sodium Succinat, 125mg/2ml, Pharmaciaa. Upjohn CO, Kalamazoo,MI) intraperitoneal und für fünf weitere Tage eine intraperitoneale Kortison-Injektion mit einer Dosis von 3mg/kg. Nach beendeter Therapie erfolgte für die Gruppe 2 die optische Bildgebung. Für jedes Versuchstier aus den Gruppen eins und zwei wurden autologe Leukozyten gewonnen. Es wurde für jede Empfängerratte Blut von zwei Spenderatten benötigt, das entspricht einer Leukozytenzahl von 3 bis 5x 108/ml. Die Markierung der Leukozyten erfolgte in mehreren Schritten: Gewinnung von Serum aus den Vollblutproben, Gewinnung von Leukozyten aus den Serumproben, Markierung der Leukozyten mit dem Fluoreszenzkontrastmittel DiD( Vybrant® DiD cell-labeling solution,molecular probes, Eugene,Oregon) und Inkubation des Zellansatzes mit anschließender Auswaschung des Kontrastmittels. Jedem Versuchstier wurden die DiD markierte Leukozyten intravenös injiziert. Von allen Versuchstieren beider Gruppen wurden eine native Aufnahme (prae), direkt nach Injektion, 1 Stunde, 4 Stunden und 24 Stunden nach der Leukozyteninjektion Aufnahmen mit der Optischen Bildgebung angefertigt. Bei vier Tieren (2 aus Gruppe 1, 2 aus Gruppe 2) wurde zusätzlich noch eine 48 und 72 Stunden Aufnahme erstellt. Zusätzlich zu der Optischen Bildgebung wurden von drei Tieren aus der ersten Gruppe und von zwei aus der zweiten Gruppe Röntgenbilder angefertigt, um diese später mit den korrespondierenden Optischen Aufnahmen zu überlagern. Ergebnisse: Die optische Bildgebung zeigte bereits vor Leukozyteninjektion Signalintensitätsunterschiede zwischen den arthritischen und den contralateralen normalen Knien. Dies konnte deutlicher bei den nicht-therapierten Tieren als bei den Kortisontherapierten Tieren beobachtet werden (P=0,047). Nach Injektion der DiD markierten Leukozyten nahmen die Signalintensitätsunterschiede zwischen den arthritischen und den normalen Knie sehr stark zu (P<0,05). Signifikant unterschiedliche Signalintensitätsmaxima des rechten Kniegelenks im Vergleich zum contralateralen gesunden Kniegelenk konnten zum Zeitpunkt von vier und 24 Stunden nach Injektion der DiD markierten Zellen beobachtet werden. Bei allen nichttherapierten Tieren waren die Signalintensitäten deutlich erhöht verglichen zum normalen Muskelgewebe. In allen sechs Kortison-therapierten Tieren, war dieser Effekt geringer ausgeprägt als bei den nicht-therapierten Tieren (P>0,05). Die behandelten Tiere zeigten ein A/N (Arthritis Knie/normalen Knie) Maximum vier Stunden nach Zellinjektion. Zu diesem Zeitpunkt waren die A/N Quotienten der unbehandelten Tiere signifikant erhöht verglichen mit den Ausgangswerten (P = 0,006) und signifikant verschieden verglichen mit den Kortison-therapierten Tieren (P = 0,008). Dieser Effekt bestand bei 24 p.i. fort, aber war geringer ausgeprägt als zum Zeitpunkt 4 h p,i. Schlussfolgerung: Die optische Bildgebung von ex vivo DiD markierten allogenen Leukozyten hat das Potential, Entzündungen der Synovialmembran bei der Antigeninduzierten Arthritis aufzudecken und zu graduieren. Gleichzeitig besitzt die optische Bildgebung die Fähigkeit, Therapieeffekte zu beobachten und im Verlauf darzustellen. Die einfache Technik der Zellmarkierung und neue Entwicklungen von klinisch einsetzbaren Fluoreszenzkontrastmitteln könnte den klinischen Einsatz dieser neuen bildgebenden Methode in naher Zukunft, analog zur „Leukozytenszintigraphie“ auf nicht-invasive Weise und ohne Strahlenbelastung für den Patienten, ermöglichen.