Summary
본 프로토콜은 전임상 환경에서 새로운 치료법의 효율성을 평가하기 위한 심혈관계의 기능적 능력을 평가하기 위한 대규모 동물 운동 테스트 모델을 설명합니다. 임상 운동 테스트와 비슷합니다.
Abstract
치료의 발전에도 불구하고 심혈관 질환은 여전히 전 세계적으로 사망률과 이환율의 가장 큰 원인 중 하나입니다. 유전자 치료 기반 치료 혈관신생은 최적의 약물 요법과 침습적 절차에도 불구하고 심각한 증상이 있는 환자를 치료하기 위한 유망한 접근 방식입니다. 그러나 많은 유망한 심혈관 유전자 치료 기술은 임상 시험에서 기대치를 달성하지 못했습니다. 한 가지 설명은 효능을 측정하는 데 사용되는 전임상 및 임상 종점 간의 불일치입니다. 동물 모델에서는 일반적으로 조직학적 절편에서 계산된 모세혈관의 수 및 면적과 같이 쉽게 정량화할 수 있는 종말점에 중점을 두었습니다. 사망률과 이환율 외에도 임상 시험의 종점은 운동 내성 및 삶의 질과 같은 주관적입니다. 그러나 전임상 및 임상 종점은 응용 요법의 다른 측면을 측정할 가능성이 높습니다. 그럼에도 불구하고 성공적인 치료 접근법을 개발하려면 두 가지 유형의 종점이 모두 필요합니다. 클리닉에서 주요 목표는 항상 환자의 증상을 완화하고 예후와 삶의 질을 향상시키는 것입니다. 전임상 연구에서 더 나은 예측 데이터를 얻으려면 종점 측정이 임상 연구의 측정과 더 잘 일치해야 합니다. 여기에서는 돼지의 임상적으로 관련된 트레드밀 운동 테스트를 위한 프로토콜을 소개합니다. 이 연구의 목표는 (1) 유전자 요법 및 기타 새로운 치료법의 안전성과 기능적 효능을 평가하는 데 사용할 수 있는 돼지에 대한 신뢰할 수 있는 운동 테스트를 제공하고 (2) 전임상 연구와 임상 연구 간의 종점을 더 잘 일치시키는 것입니다.
Introduction
만성 심혈관 질환은 전 세계적으로 사망률과 이환율의 중요한 원인입니다 1,2. 현재의 치료법이 대다수의 환자에게 효과적이지만, 예를 들어 확산성 만성 질환이나 동반 질환으로 인해 많은 사람들이 여전히 현재 치료법의 혜택을 받을 수 없습니다. 또한, 일부 환자의 경우 이용 가능한 치료법으로 심장 증상이 완화되지 않고 최적의 의학적 치료에도 불구하고 심혈관 질환이 진행된다3. 따라서 중증 심혈관 질환에 대한 새로운 치료 옵션을 개발할 필요성이 분명합니다.
지난 몇 년 동안 이러한 표적을 조작하는 새로운 분자 경로와 방법이 발견되어 유전자 치료, 세포 치료 및 기타 새로운 치료법이 중증 심혈관 질환 치료를 위한 현실적인 옵션이 되었습니다4. 그러나 유망한 전임상 결과 이후 많은 심혈관 응용 프로그램이 임상 시험에서 기대치를 충족시키지 못했습니다. 임상 시험에서 낮은 효능에도 불구하고, 몇몇 시험은 새로운 치료법 5,6,7,8,9의 우수한 안전성 프로파일을 확립했다. 따라서 환자에게 새로운 심혈관 요법을 제공하려면 임상적 효능을 예측할 수 있는 전임상 연구에서 개선된 접근 방식과 더 나은 전임상 모델, 연구 환경 및 종점이 필요합니다.
동물 모델에서 강조점은 일반적으로 조직학적 절편에서 계산된 모세혈관의 수와 면적 또는 휴식 시 및 약리학적 스트레스 하에서 좌심실 영상의 매개변수와 같이 쉽게 정량화할 수 있는 종점에 있었습니다. 임상 시험에서 운동 내성 또는 증상 완화와 같은 많은 평가변수가 보다 주관적이었다4. 따라서 전임상 연구 및 임상 시험의 종점은 응용 요법의 다양한 측면을 측정할 가능성이 높습니다. 예를 들어, 혈관 양의 증가가 항상 더 나은 관류, 심장 기능 또는 운동 내성과 관련이 있는 것은 아닙니다. 그럼에도 불구하고, 성공적인 치료적 접근법을 개발하기 위해서는 두 가지 유형의 종점모두 필요하다 10. 그러나 주요 목표는 항상 증상을 완화하고 환자의 예후와 삶의 질을 향상시키는 것입니다. 이를 위해서는 전임상 연구와 임상 연구 간에 종말점 측정이 더 잘 일치해야 한다4.
심폐 건강은 지속적인 신체 활동 중에 산소를 공급하는 순환계 및 호흡계의 능력을 반영하므로 개인의 기능적 능력을 정량화합니다. 기능적 능력은 심혈관 및 모든 원인으로 인한 사망 위험에 대한 강력하고 독립적인 예측 인자이기 때문에 주요 예후 지표이다11. 심폐 기능의 개선은 사망 위험 감소와 관련이 있다12. 운동 검사는 심혈관 질환의 유산소 성능 및 치료 반응을 평가하는 데 적합합니다. 가용성에 따라 테스트는 자전거 에르고 미터 또는 러닝 머신에서 수행됩니다. 분당 작업량의 점진적인 증가가 일반적으로 사용되며 급격한 증가는 피할 수 있습니다. 이것은 선형 생리적 반응으로 이어집니다. 운동 테스트에서 가장 중요한 변수에는 총 운동 시간, 달성한 대사 등가물(MET), 심박수, QRS 복합체(Q, R 및 S파)와 T파(ST 세그먼트) 사이의 심전도(ECG) 라인의 변화가 포함됩니다. 임상적 스트레스 테스트는 비용이 저렴하고 쉽게 접근할 수 있다13. 이러한 이유로 6분 걷기 테스트와 같은 스트레스 테스트는 클리닉에서 널리 사용되어 왔으며 새로운 치료법의 전임상 평가에도 사용해야 합니다.
우리가 아는 한, 유전자 요법 또는 다른 새로운 치료법의 기능적 효능을 평가하기 위한 잘 설명된 대형 동물 모델은 없습니다. 따라서 임상적으로 관련된 운동 테스트는 전임상 환경에서 이러한 새로운 치료법의 효율성을 평가하기 위한 훌륭한 관점을 제공합니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
모든 실험은 핀란드 동부 대학의 동물 실험위원회의 승인을 받았습니다. 이 프로토콜은 심장 질환에 대한 새로운 치료법의 안전성과 효능을 평가하기 위해 돼지를 위한 임상적으로 관련된 트레드밀 운동 테스트를 설명합니다. 체중 25-80kg의 암컷 국내 돼지를 본 연구에 사용하였다. 동물들은 상업적 공급원으로부터 입수하였다 ( 재료의 표 참조).
1. 러닝 트랙 설정
- 동물이 한 방향으로만 움직일 수 있도록 달리기 트랙을 설정합니다. 동물이 뒤로 물러나지 않도록 게이트와 해치를 사용하십시오. 달리기 트랙의 평면도는 그림 1에 나와 있으며 달리기 트랙의 예는 그림 2에 나와 있습니다.
- 트레드밀( 재료 표 참조)에 경사 변경을 허용할 수 있는 충분한 공간이 있는지 확인하십시오.
- 달리는 동안 동물이 회전하는 것을 방지하기 위해 트레드밀의 너비를 조절할 수 있는지 확인하십시오.
- 투명 플라스틱을 사용하여 런닝 머신의 전면 벽을 만드십시오. 이것은 동물이 러닝 머신에서 도망가는 것을 방지하지만 여전히 동물이 벽을 통해 볼 수 있도록합니다.
알림: 우리의 경험에 따르면 돼지가 벽 반대편에 있는 동료 돼지를 보면 달리고 싶은 동기가 더 강하기 때문에 동물이 앞 벽을 통해 볼 수 있어야 합니다. - ECG 모니터와 제세동기( 재료 표 참조)를 런닝머신 옆에 놓습니다.
참고 : 치명적인 부정맥은 특히 돼지가 심근 허혈14,15,16을 앓고있는 경우 스트레스 테스트 중에 발생할 수 있습니다. - 달리기 트랙에 동물들이 달리기 후에 물을 마시고 더위를 식힐 수 있는 물 지점이 있는지 확인하십시오.
2. 시험 전 돼지의 순응 기간
- 실험을 시작하기 전에 2주 동안 동물을 수용합니다.
- 적응 1 주 동안 동물들이 달리기 트랙을 제외한 조련사와 새로운 주거 환경에 익숙해 지도록하십시오.
- 적응 기간의 2 주 동안 동물들이 달리기 트랙에 익숙해 지도록하십시오.
- 동물들이 달리기 트랙에 익숙해 지도록 익숙해지십시오. 첫째, 동물들이 트랙을 자유롭게 걷고 환경을 탐험 할 수 있도록 모든 문을 열어 두십시오.
- 동물들이 트랙에 더 익숙해지면 러닝머신을 켜고 동물이 한 번에 짧은 시간(예: 7분) 동안 달리게 하십시오. 실행 시간의 길이는 매일 연장되어야 합니다.
참고: 적응 기간 동안 동물에게 보상하는 것을 잊지 마십시오. 예를 들어, 본 연구에서 돼지는 무염 팝콘으로 보상을 받았습니다.
3. 운동 테스트
알림: 돼지는 운동 테스트 최소 2시간 전에 금식하거나 달리기 전에 소량의 음식만 제공해야 합니다.
- 트레드밀을 켜고 경사를 5%-10%로 설정합니다.
- 동물이 러닝머신에 오르자마자 시작 속도 2km/h로 런닝머신을 시작합니다.
- 0.5km/h에 도달할 때까지 60초마다 5km/h씩 속도를 높입니다. 총 실행 시간은 15분입니다.
- 동물이 최대 속도로 전체 시간을 달릴 수없는 경우 아래 단계를 수행하십시오.
- 돼지가 선택한 속도만큼 빠르게 달리지 않으면 동물에게 속도를 늦추지 않고 더 빨리 달려야 한다는 느낌을 줄 수 있으므로 뒤에서 부드럽게 밉니다.
- 동물을 최대 세 번 부드럽게 밀어보십시오. 그런 다음 돼지가 속도를 감당할 수 있을 때까지 한 번에 0.5km/h씩 속도를 늦춥니다. 2km/h 이하로 감속하지 마십시오.
- 동물이 느린 속도로도 달리기를 거부하면 러닝 머신을 끄고 테스트를 중단하십시오.
4. 운동 테스트 중 ECG 모니터링
- ECG 전극( 재료 표 참조)을 견갑이나 가슴과 같이 달리는 동안 움직임이 최소화되는 해부학적 위치에 배치합니다.
알림: 운동 테스트용으로 설계된 ECG 전극을 사용하여 피부에 더 잘 접착되도록 하십시오. ECG 전극이 배치될 부위의 머리카락을 면도하는 것을 잊지 마십시오. - 달리는 동안 심박수 변화를 기록합니다.
참고: 우리의 경험에 따르면 ST 세그먼트 분석은 종종 움직임 및 기타 아티팩트로 인해 복잡합니다. 리듬 모니터링은 이식형 루프 레코더 또는 심박 조율기를 사용하여 수행할 수도 있습니다.
5. 데이터 수집
- 속도가 바뀔 때마다 주행 거리, 총 시간 및 속도를 기록합니다.
알림: 최신 트레드밀은 다른 많은 데이터를 수집할 수 있으므로 장비의 잠재력을 최대한 활용하려면 트레드밀 설명서를 숙지하는 것이 중요합니다. - 절뚝거림과 같은 동물 행동의 가능한 변화에 주목하십시오.
알림: 필요한 경우 수의사에게 연락하여 동물이 필요한 진통제를 받는지 확인하십시오. 완전히 회복 될 때까지 향후 운동에서 동물을 제거하십시오.
6. 시술 후 관리
- 동물이 물 지점에 접근 할 수 있는지 확인하십시오.
- 예를 들어 간식이나 장난감으로 동물에게 보상하십시오.
- 가능한 부작용에 대해 실행 후 30 분 동안 동물을 모니터링하십시오.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
이 프로토콜로 성공하려면 큰 동물과 함께 일한 경험이 있어야 합니다. 연구자들은 동물이 피로 또는 동기 부여 부족으로 인해 달리기를 멈추는지 평가할 수 있어야 합니다. 속도와 거리를 기록하면 이를 평가하는 데 도움이 될 수 있는데, 일반적으로 동기 부여가 부족한 동물은 달리기를 완전히 멈추는 반면 피곤한 동물은 속도를 늦춘 후에도 계속 달리기를 하기 때문입니다(그림 3). 필요한 경우 결과를 신뢰할 수 없는 경우 다음 날 프로토콜을 반복할 수 있습니다.
아데노 관련 바이러스(AAV) 처리 동물에 대한 대표적인 타임라인이 그림 4에 나와 있습니다. 일정은 연구 환경, 특히 성사 시점과 관련하여 다를 수 있습니다. 실험을 계획할 때 적응 기간을 기록해 둡니다.
결과를 심장 에코와 같은 다른 장기 구조 및 기능 측정과 비교하여 운동 내성이 이러한 다른 측정과 어떤 관련이 있는지 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 주행 거리의 변화는 배출률의 변화와 상관 관계가 있습니다. 박출률이 낮으면 동물은 운동 테스트 내내 전속력으로 달릴 수 없습니다(그림 5). 분석된 변수는 연구 설정에 따라 다를 수 있습니다. 이 프로토콜을 사용하면 총 달리기 거리, 속도 변화, MET, 심박수 변화 및 부정맥을 비교할 수 있습니다.
ECG는 운동 테스트 중에 기록됩니다(그림 6). 아티팩트로 인해 ST 세그먼트 분석이 어렵습니다. 심박수 간격의 변화는 운동 테스트 전반에 걸쳐 ECG에서 측정할 수 있습니다.
그림 1: 달리기 트랙의 평면도. 달리지 않는 동물이 있는 장소는 (A)로 표시되어 있습니다. 한 번에 한 마리의 동물이 복도(B)를 통해 러닝머신[구역(C)]으로 안내됩니다. 구역 (A)와 (B) 사이의 게이트는 한 번에 한 마리의 동물만 달리기 트랙으로 가고 다른 동물은 구역 (A)에 머물 수 있도록 닫힙니다. 러닝 머신의 동물은 구역 (A)의 다른 동물을 볼 수 있기 때문에 다른 동물들이 구역 (A)에 머무르는 것이 중요합니다. 트레드밀과 구역(B) 사이의 게이트는 동물이 트레드밀에서 물러날 수 없도록 닫힙니다. 트레드밀은 구역 (D)에서 작동되며, 동물은 달리기 후 구역 (D)을 통해 구역 (A)으로 돌아갑니다. 현재의 경우, 달리기 후 동물들이 마시고 식힐 수있는 물 지점이 구역 (A)에 설치됩니다. 기호: 검은색 화살표는 회전 방향을 나타내고 쿼터 원은 게이트를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 달리기 트랙의 대표 이미지 . (A) 동물이 이용할 수 있는 단 하나의 경로의 중요성. (B) 달리기 중에 동물이 회전하는 것을 방지하기 위해 너비를 조절할 수 있어야 하는 러닝머신. (C) 달리는 동물 외에 다른 동물을 위한 밀폐된 공간. 동물은 같은 종의 구성원을 볼 때 더 많은 동기를 부여합니다. (D) 스트레스 테스트 후 동물이 식히고 마실 수 있는 동물의 물 지점의 예. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 주행 거리 및 속도 . (A) 건강한 돼지 4마리의 총 달리기 거리의 대표 데이터. 시험동물의 평균 총 주행 거리는 970m, 총 거리의 표준편차는 80m였다. (B) 돼지 간 속도 변화에 대한 데이터. 돼지가 속도를 감당할 수 있을 때까지 속도는 0.5km/h 간격으로 느려집니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 대표 타임라인. 시점은 연구마다 다를 수 있습니다. 그러나 적응 기간으로 인해 실험 시작 3 주 전에 실험 동물 센터에 도착해야한다는 점은 주목할 만하다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 주행 거리와 배출률 변화의 상관관계. 주행 거리의 변화와 이탈률의 변화의 상관관계. 정지 시 박출률은 복엽기 Simpon 방법으로 측정했습니다. 기준선으로부터의 박출률의 변화는 심박 조율기로 유발된 심부전이 있는 돼지의 주행 거리 변화와 상관관계가 있으며, r = 0.2831, p = 0.0284 및 R2 = 0.0801입니다. 낮은 r 및R2에도 불구하고, 좌심실 박출률 백분율(LVEF%)의 변화는 달리기 거리에 영향을 미치는 경향이 있다. 몇 가지 요인이 측정된 변수에 영향을 미쳐 결과에 영향을 미친다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6 : 건강한 돼지의 대표적인 ECG 테이프. 상단 ECG 패널은 운동 테스트 시작 후 3분 후에 ECG를 보여줍니다. 하단 ECG 스트립은 10분 동안 실행한 후의 ECG를 보여줍니다. ECG는 시험 동물의 심박수 차이를 평가하는데 사용될 수 있다. 상단 ECG 패널의 심박수는 분당 176 회이고 하단 심전도 스트립의 심박수는 분당 250 회입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
이 대규모 동물 운동 테스트는 클리닉에서 사용되는 테스트를 모방하여 전임상 연구와 임상 시험 간의 종점 격차를 줄입니다. 폐쇄성 동맥경화증, 심부전, 허혈성 심장질환 등 중증 심혈관질환에 대한 새로운 치료법의 효능을 평가하는 데 적용할 수 있다. 이 프로토콜에 적용되는 시점은 테스트된 치료에 따라 다를 수 있습니다. 이 프로토콜은 대형 동물에 대한 오랜 경험을 바탕으로 표준화되었으며 심혈관 유전자 치료 및 기타 새로운 치료 접근법의 안전성과 효능을 평가하는 데 사용할 수 있습니다.
돼지 심장 및 심혈관 시스템은 인간의 생리학, 해부학 및 기능과 유사합니다. 따라서 돼지는 심혈관 질환 기전 및 치료 절차를 모델링하는 데 자주 사용되어 왔다17. 돼지 연구의 추적 관찰 기간은 최대 12개월이었습니다18; 그러나 긴 추적 기간 동안 동물이 성장함에 따라 동물을 다루는 것이 점점 더 어려워집니다.
이 방법은 테스트의 성공에 필수적이며 나중에 수정할 수 없는 다양한 중요한 단계로 구성됩니다. 첫째, 돼지는 달리기 동기에 개인차가 있습니다. 동물들이 달리도록 동기를 부여하고 테스트 내내 충분한 동기를 유지하는 것이 필수적입니다. 이렇게 하면 모든 시점을 비교할 수 있습니다. 돼지의 달리기 동기를 유지하려면 개별적인 행동 특성에 대한 구체적인 지식이 필요합니다. 동물은 운동 테스트 전에 러닝머신과 테스트 환경에 적응해야 합니다. 돼지는 러닝 머신에 가도록 가르치고 성공적인 공연은 보상을받습니다. 달리기 동기를 높이는 또 다른 방법은 다른 실험 동물을 주자의 시야에 두는 것입니다.
다른 다리 문제와 같은 전형적인 해부학적 결함을 피하는 것이 중요합니다. 가장 흔한 해부학적 결함은 발굽 질환, 선천성 사지 기형, 열상, 견갑골 손상, 골절 및 상처와 같은 사고로 인한 문제입니다. 이는 주로 서식지, 사고, 유전적 요인, 먹이 이상19 때문이다. 다리가 약해지면 조정되지 않은 보행이 발생하여 운동 테스트에 참석할 수 없습니다. 또한 연구 중에 다리 약화가 나타나면 동물을 시험에서 제외해야합니다. 다리 구조는 손상되지 않은 돼지를 선택하면 다리 문제를 피할 수 있습니다. 연구하는 동안 돼지 사육장에서 좋은 조건을 유지함으로써 다리 부상을 예방할 수 있습니다. 단단하고 부식성이 있는 표면을 피하고 일반적인 위생을 유지해야 합니다. 돼지는 다리에 부담을주기 때문에 너무 빨리 체중이 증가하지 않도록 적당히 먹여야합니다. 또한 돼지는 사고를 피하기 위해 조심스럽게 우리에 넣어야하며, 씹는 것이 다른 돼지를 향하지 않도록 장난감과 같은 충분한 자극을 받아야합니다.
운동 테스트 동안 ECG는 3-리드 ECG 또는 이식형 루프 레코더로 기록되었습니다. 12리드 ECG만큼 정확하지는 않지만 부정맥 및 심박수와 같은 여러 변수를 평가할 수 있습니다. 여러 유형의 오류와 교란이 ECG를 위조할 수 있습니다. 예를 들어, 전극이 잘못 연결되거나 피부와 전극의 접촉 불량, 골격근 수축으로 인해 오류가 발생할 수 있습니다. 전극은 테스트 내내 제자리에 단단히 고정되어 있어야 합니다. 이것은 달리는 동안 피부가 뜨거워지고 땀을 흘리기 때문에 어렵습니다. 피부와 전극 사이의 접촉은 모발 면도, 소독 및 각질 제거를 통해 개선할 수 있습니다. 또한 근육의 움직임은 ECG에 영향을 미치는 인공물을 유발한다13. 이것은 ST 세그먼트의 해석에 도전할 수 있습니다. 또한 ECG 리드가 달리기를 방해할 수 있습니다. 그러나 이러한 문제는 ECG 리드를 피부에 단단히 두드리면 줄일 수 있습니다. ECG는 이식형 루프 레코더 또는 심박 조율기에 등록할 수도 있습니다. 이식형 루프 레코더를 사용하면 3-리드 ECG 사용에 있는 많은 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 이식형 루프 레코더를 설치하는 것은 감염과 같은 위험이 있는 침습적 수술입니다.
연구원은 절차의 전반적인 안전성을 보장하기 위해 테스트 전반에 걸쳐 동물의 행동을 관찰해야 합니다. 예를 들어, 피로, 심한 피로, 메스꺼움, 의식 상실, 심한 호흡곤란 또는 청색증 피부는 운동 테스트를 종료하는 이유입니다. 또한 연구자들은 부정맥과 같은 ECG의 변화를 관찰해야 합니다. 그러나 잘 훈련된 인력과 대형 동물에 대한 충분한 경험이 있는 경우 현재 운동 프로토콜을 전임상 연구에서 일상적으로 활용하여 환자에 대한 임상적 이점과 관련하여 새로운 치료 접근법의 임상적 전환을 보다 성공적으로 만들어야 하는 임상적으로 관련된 데이터를 생성할 수 있습니다.
Poole et al.20 은 심혈관 연구를 위한 동물 운동 및 훈련 프로토콜에 대한 지침을 발표했습니다. 이 프로토콜에서 돼지는 워밍업 후 약 30분 동안 러닝머신에서 운동합니다. 이 30분 동안 시험 동물의 목표 심박수 영역은 최대 심박수의 65%-75%입니다. 심박수는 트레드밀의 속도나 경사를 변경하여 수정됩니다. Poole et al.의 프로토콜과 이 원고에 제시된 15분 운동 테스트는 적응 기간, 트레드밀 요구 사항, 선택된 실험 동물의 체중, 운동 후 동물에게 보상함으로써 긍정적인 강화와 같은 여러 유사점을 가지고 있습니다. 두 프로토콜 모두에서 테스트 동물은 트레드밀의 용량을 초과하여 추적 관찰 시간을 제한할 수 있습니다.
Poole et al.이 원고에 제시된 운동 테스트와 테스트 간의 주요 차이점은 테스트의 목적입니다. Poole et al.에 의해 기술된 프로토콜은 인간에서 언급된 고전적인 훈련 적응을 이끌어내기 위해 고안되었습니다. 따라서 중간 강도의 운동에 중점을 두는 반면, 15분 운동 테스트 방법은 심폐 건강을 더 잘 평가하기 위해 거의 최대한의 노력을 기울이는 것을 목표로 합니다. 이것은 주관적인 운동 수준이 최대 심박수13의 약 90 % 일 때 달성됩니다. 15분 운동 테스트는 최대에 가까워질 때까지 운동 수준을 점진적으로 높여 클리닉에서 사용되는 테스트를 모방합니다. 프로토콜의 목적이 다르기 때문에 실험 동물의 운동 빈도가 다릅니다. Poole et al. 돼지는 운동으로 인한 더 나은 심혈관 적응을 달성하기 위해 일주일에 최대 4 번 달릴 수 있다고 설명합니다. 15분 운동 테스트는 유전자 요법 및 기타 새로운 요법의 기능적 효능을 평가하기 때문에 필요한 빈도가 현저히 낮고 치료 요구 사항에 따라 다릅니다. 이러한 요구 사항의 예는 그림 4에 설명되어 있습니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
Acknowledgments
저자는 동물 작업에 도움을 준 국립 실험실 동물 센터의 Minna Törrönen, Riikka Venäläinen, Heikki Karhunen 및 Inkeri Niemi에게 감사를 표합니다. 이 연구는 Finnish Academy, ERC 및 CardioReGenix EU Horizon 보조금의 지원을 받습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Defibrillator | Zoll M series | TO9K116790 | All portable defribrillators will work |
| Defibrillator pads | Philips | M3713A | All pads work, as long as the pads are compatible with the defibrillator |
| ECG electrodes | Several providers | Prefer ECG electrodes designed for exercise tests | |
| Loop recorder | Abbott Oy | DM3500 | Optional for rhythm monitoring |
| Patient monitor | Schiller Argus LCM Plus | 7,80,05,935 | All portable ecg monitors will work |
| Pigs | Emolandia Oy | ||
| Treadmill | NordicTrack | All treadmills with adjustable incline and speed are suitable for the exercise test. The treadmill should be as long and wide as possible. | |
| Ultrasound system | Philips EPIQ 7 ultrasound | ||
| Various building materials | Several providers | For building fences, ramps and gates according to the Figure 1 and Figure 2 | |
| Various treats for the animals |
References
- Virani, S., et al. Heart disease and stroke statistics-2020 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 141 (9), e139 (2020).
- Townsend, N., et al.
- Knuuti, J., et al. 2019 ESC Guidelines for the diagnosis and management of chronic coronary syndromes: The Task Force for the diagnosis and management of chronic coronary syndromes of the European Society of Cardiology (ESC). European Heart Journal. 41 (3), 407-477 (2020).
- Ylä-Herttuala, S., Baker, A. H. Cardiovascular gene therapy: past, present, and future. Molecular Therapy. 25 (5), 1096-1106 (2017).
- Hedman, M., et al. Eight-year safety follow-up of coronary artery disease patients after local intracoronary VEGF gene transfer. Gene Therapy. 16 (5), 629-634 (2009).
- Rosengart, T. K., et al. Long-term follow-up of a phase 1 trial of angiogenic gene therapy using direct intramyocardial administration of an adenoviral vector expression the VEGF121 cDNA for the treatment of diffuse coronary artery disease. Human Gene Therapy. 24 (2), 203-208 (2013).
- Muona, K., Mäkinen, K., Hedman, M., Manninen, H., Ylä-Herttuala, S. 10-year safety follow-up in patients with local VEGF gene transfer to ischemic lower limb. Gene Therapy. 19 (4), 392-395 (2012).
- Leikas, A. J., et al. Long-term safety and efficacy of intramyocardial adenovirus-mediated VEGF-DΔNΔC gene therapy eight-year follow-up of phase I KAT301 study. Gene Therapy. 29 (5), 289-293 (2022).
- Telukuntla, K. S., Suncion, V. Y., Schulman, U. H., Hare, J. M. The advancing field of cell-based therapy: insights and lessons from clinical trials. Journal of the American Heart Association. 2 (5), e000338 (2013).
- Ylä-Herttuala, S., Bridges, C., Katz, M. G., Korpisalo, P. Angiogenic gene therapy in cardiovascular diseases: dream or vision. European Heart Journal. 38 (18), 1365-1371 (2017).
- Lähteenvuo, J., Ylä-Herttuala, S. Advances and challenges in cardiovascular gene therapy. Human Gene Therapy. 28 (11), 1024-1032 (2017).
- Ross, R., et al. Importance of assessing cardiorespiratory fitness in clinical practice: a case for fitness as a clinical vital sign: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 134 (24), e653-e699 (2016).
- Sietsema, K. E., Stringer, W. W., Sue, D. Y., Ward, S. Wasserman & Whipp's Principles of Exercise Testing and Interpretation. 6th. , Wolters Kluwer. Philadelphia. (2021).
- Darmadi, M. A., et al. Exercise-induced sustained ventricular tachycardia without structural heart disease: a case report. The American Journal of Case Reports. 21, e928242 (2020).
- Casella, G., Pavesi, P. C., Sangiorgio, P., Rubboli, A., Bracchetti, D. Exercise-induced ventricular arrhythmias in patients with healed myocardial infarction. International Journal of Cardiology. 40 (3), 229-235 (1993).
- Gimeno, J. R., et al. Exercise-induced ventricular arrhythmias and risk of sudden cardiac death in patients with hypertrophic cardiomyopathy. European Heart Journal. 30 (21), 2599-2605 (2009).
- Lelovas, P. P., Kostomitsopoulos, N. G., Xanthos, T. T. A comparative anatomic and physiologic overview of the porcine heart. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 53 (5), 432-438 (2014).
- Korpela, H., et al. AAV2-VEGF-B gene therapy failed to induce angiogenesis in ischemic porcine myocardium due to inflammatory responses. Gene Therapy. 29 (10-11), 643-652 (2022).
- Swindle, M. M. Swine in the Laboratory: Surgery, Anesthesia, Imaging, and Experimental Techniques. 2nd edition. , CRC Press. Taylor & Francis Group. (2007).
- Poole, D. C., et al. Guidelines for animal exercise and training protocols for cardiovascular studies. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 318 (5), H1100-H1138 (2020).
