猪心血管系统功能功效评价的运动试验

Summary

本协议描述了一种大型动物运动试验模型，用于评估心血管系统在临床前环境中评估新疗法效率的功能能力。它与临床运动测试相当。

Abstract

尽管在治疗方面取得了进展，但心血管疾病仍然是全世界死亡和发病的最大原因之一。基于基因治疗的治疗性血管生成是一种有前途的方法，用于治疗有明显症状的患者，尽管有最佳的药物治疗和侵入性操作。然而，许多有前途的心血管基因治疗技术未能在临床试验中达到预期。一种解释是用于衡量疗效的临床前终点和临床终点不匹配。在动物模型中，重点通常放在易于量化的终点上，例如从组织学切片计算的毛细血管的数量和面积。除了死亡率和发病率外，临床试验的终点是主观的，例如运动耐量和生活质量。然而，临床前和临床终点可能测量应用疗法的不同方面。然而，开发成功的治疗方法需要这两种类型的终点。在诊所，主要目标始终是缓解患者的症状并改善他们的预后和生活质量。为了从临床前研究中获得更好的预测数据，终点测量必须与临床研究中的测量更好地匹配。在这里，我们介绍了临床相关的猪跑步机运动测试方案。本研究旨在:（1）提供可靠的猪运动测试，可用于评估基因疗法和其他新疗法的安全性和功能有效性，以及（2）更好地匹配临床前和临床研究之间的终点。

Introduction

慢性心血管疾病是全世界死亡和发病的重要原因^1,2。尽管目前的治疗方法对大多数患者有效，但由于弥漫性慢性疾病或合并症等原因，许多人仍然无法从目前的治疗中受益。此外，在一些患者中，可用的治疗并不能缓解心脏症状，尽管进行了最佳药物治疗，他们的心血管疾病仍会进展³。因此，显然需要为严重的心血管疾病开发新的治疗方案。

在过去的几年中，已经发现了新的分子途径和操纵这些靶点的方法，使基因疗法，细胞疗法和其他新疗法成为治疗严重心血管疾病的现实选择⁴。然而，在有希望的临床前结果之后，许多心血管应用未能满足临床试验的期望。尽管临床试验疗效不佳，但一些试验已经建立了新疗法的良好安全性5,6,7,8,9。因此，为患者带来新的心血管疗法将需要改进的方法和更好的临床前模型、研究环境和可以预测临床疗效的临床前研究的终点。

Protocol

所有实验均得到东芬兰大学动物实验委员会的批准。该协议描述了一种临床相关的猪跑步机运动测试，以评估心脏病新疗法的安全性和有效性。本研究使用体重25-80公斤的雌性家猪。这些动物是从商业来源获得的（见 材料表）。

1. 设置跑道

1. 设置跑道，使动物只能向一个方向移动。使用门和舱口防止动物后退。跑道的平面图如图 1 所示，跑道示例如图 2 所示。
2. 确保跑步机（见 材料表）有足够的空间来改变倾斜度。
3. 确保跑步机的宽度可调，以防止动物在跑步过程中转动。
4. 使用透明塑料制作跑步机的前壁。这可以防止动物从跑步机上跑开，但仍然允许动物透过墙壁看到。
   注意:动物必须能够透过前墙看到，因为我们的经验表明，如果猪看到墙的另一侧的猪同伴，它们就会更有动力奔跑。
5. 将心电监护仪和除颤器（见 材料表）放在跑步机旁边。
   注意:在压力测试期间可能发生致命的心律失常，特别是如果猪有心肌缺血^14,15,16

Results

必须具有与大型动物合作的经验才能成功使用此协议。研究人员需要能够评估动物是否由于疲劳或缺乏动力而停止奔跑。记录速度和距离可能有助于评估这一点，像往常一样，缺乏动力的动物完全停止奔跑，而疲劳的动物在放慢速度后继续奔跑（图3）。如有必要，如果结果似乎不可靠，可以在第二天重复该方案。

腺相关病毒（AAV）处理动物的代表性时间表如图 4所示。时间表可能因研究环境而异，特别是关于圣化时间点。在计划实验时注意适应期。

可以将结果与其他器官结构和功能测量（例如心脏回声）进行比较，以了解运动耐量与这些其他测量值的关系。例如，跑步距离的变化与射出分数的变化相关。由于射血分数低，动物在整个运动测试中无法全速奔跑（图5）。分析的变量可能因研究设置而异。该协议可以比较总跑步距离、速度变化、MET、心率变化和心律失常。

.......

Discussion

这种大型动物运动试验模仿了临床中使用的试验，缩小了临床前研究和临床试验之间终点的差距。它可用于评估严重心血管疾病的新疗法的疗效，例如闭塞性动脉硬化，心力衰竭和缺血性心脏病。本协议中应用的时间点可能因测试的治疗而异。该方案已基于与大型动物合作的长期经验进行标准化，可用于评估心血管基因治疗和其他新型治疗方法的安全性和有效性。

猪的心脏和心血管系统与人体的生理、解剖学和功能相似。因此，猪经常被用来模拟心血管疾病的机制和治疗程序¹⁷。我们猪研究的随访时间长达12个月¹⁸;然而，随着动物在漫长的随访期间的成长，处理这些动物变得越来越具有挑战性。

该方法由各种关键步骤组成，这些步骤对于测试的成功至关重要，并且之后无法纠正。首先，猪的跑步动机存在个体差异。在整个测试过程中，让动物有动力跑步并保持足够的动力至关重要。这确保了所有时间点都是可比的。保持猪的奔跑动机需要对其个体行为特征有特定的了解。动物在运动测试前必须适应跑步机和测试环境。猪被教导在跑.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
除颤器	Zoll M 系列	TO9K116790	所有便携式除颤器都可以工作
除颤器垫	飞利浦	M3713A	只要电极片与除颤器兼容
心电图电极	几个供应商		更喜欢专为运动测试设计的心电图电极
循环记录仪	Abbott Oy	DM3500	可选用于心律监测
病人监护仪	Schiller Argus LCM Plus	7,80,05,935	所有便携式心电图监护仪都可以工作
Pigs	Emolandia Oy
跑步机	NordicTrack		所有可调节坡度和速度的跑步机都适用于运动测试。跑步机应尽可能长和宽。
超声诊断仪	飞利浦 EPIQ 7 超声诊断
各种建筑材料	几家供应商		根据图 1 和图 2 建造围栏、坡道和大门
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