Summary
Mevcut protokol, klinik öncesi ortamda yeni tedavilerin etkinliğini değerlendirmek için kardiyovasküler sistemin fonksiyonel kapasitesini değerlendirmek için büyük bir hayvan egzersiz testi modelini tanımlamaktadır. Klinik egzersiz testi ile karşılaştırılabilir.
Abstract
Tedavilerdeki ilerlemeye rağmen, kardiyovasküler hastalıklar hala tüm dünyada mortalite ve morbiditenin en büyük nedenlerinden biridir. Gen terapisine dayalı terapötik anjiyogenez, optimal farmakolojik tedaviye ve invaziv prosedürlere rağmen, önemli semptomları olan hastaların tedavisinde umut verici bir yaklaşımdır. Bununla birlikte, umut verici birçok kardiyovasküler gen tedavisi tekniği klinik çalışmalarda beklentileri karşılayamamıştır. Bir açıklama, etkinliği ölçmek için kullanılan klinik öncesi ve klinik sonlanım noktaları arasındaki uyumsuzluktur. Hayvan modellerinde, vurgu genellikle histolojik kesitlerden hesaplanan kılcal damarların sayısı ve alanı gibi kolayca ölçülebilir uç noktalar üzerinde olmuştur. Mortalite ve morbiditenin yanı sıra, klinik çalışmalardaki sonlanım noktaları egzersiz toleransı ve yaşam kalitesi gibi subjektiftir. Bununla birlikte, preklinik ve klinik sonlanım noktaları muhtemelen uygulanan tedavinin farklı yönlerini ölçmektedir. Bununla birlikte, başarılı terapötik yaklaşımlar geliştirmek için her iki tip sonlanım noktası da gereklidir. Kliniklerde temel amaç her zaman hastaların semptomlarını hafifletmek ve prognozlarını ve yaşam kalitelerini iyileştirmektir. Preklinik çalışmalardan daha iyi prediktif veriler elde etmek için, son nokta ölçümleri klinik çalışmalardakilerle daha iyi eşleştirilmelidir. Burada, domuzlarda klinik olarak ilgili bir koşu bandı egzersiz testi için bir protokol sunuyoruz. Bu çalışmanın amacı: (1) domuzlarda, gen terapisinin ve diğer yeni tedavilerin güvenliğini ve fonksiyonel etkinliğini değerlendirmek için kullanılabilecek güvenilir bir egzersiz testi sağlamak ve (2) klinik öncesi ve klinik çalışmalar arasındaki son noktaları daha iyi eşleştirmek.
Introduction
Kronik kardiyovasküler hastalıklar tüm dünyada önemli mortalite ve morbidite nedenlerindendir 1,2. Mevcut tedaviler hastaların çoğunluğu için etkili olmasına rağmen, birçoğu hala yaygın kronik hastalık veya komorbiditeler nedeniyle mevcut tedavilerden fayda görememektedir. Ek olarak, bazı hastalarda, kardiyak semptomlar mevcut tedavilerle hafifletilmez ve optimal tıbbi tedaviye rağmen kardiyovasküler hastalıkları ilerler3. Bu nedenle, ciddi kardiyovasküler hastalıklar için yeni tedavi seçeneklerinin geliştirilmesine açık bir ihtiyaç vardır.
Son birkaç yılda, yeni moleküler yollar ve bu hedefleri manipüle etmenin yolları keşfedilmiş, bu da gen terapisini, hücre terapisini ve diğer yeni terapileri ciddi kardiyovasküler hastalıkların tedavisinde gerçekçi bir seçenek haline getirmiştir4. Bununla birlikte, umut verici preklinik sonuçlardan sonra, birçok kardiyovasküler uygulama klinik çalışmalarda beklentileri karşılayamamıştır. Klinik çalışmalardaki zayıf etkinliğe rağmen, birkaç çalışma yeni tedavilerin iyi güvenlik profillerini oluşturmuştur 5,6,7,8,9. Bu nedenle, hastalara yeni kardiyovasküler tedaviler getirmek, klinik etkinliği tahmin edebilen klinik öncesi çalışmalarda gelişmiş yaklaşımlar ve daha iyi klinik öncesi modeller, çalışma ortamları ve son noktalar gerektirecektir.
Hayvan modellerinde, vurgu genellikle histolojik kesitlerden hesaplanan kılcal damarların sayısı ve alanı veya istirahatte ve farmakolojik stres altında sol ventrikül görüntülemesinden elde edilen parametreler gibi kolayca ölçülebilir son noktalar üzerinde olmuştur. Klinik çalışmalarda, egzersiz toleransı veya semptom hafifletme gibi birçok son nokta daha öznel olmuştur4. Bu nedenle, klinik öncesi çalışmalardaki ve klinik çalışmalardaki sonlanım noktalarının uygulanan tedavinin farklı yönlerini ölçmesi muhtemeldir. Örneğin, kan damarlarının miktarındaki bir artış her zaman daha iyi perfüzyon, kalp fonksiyonu veya egzersiz toleransı ile ilişkili değildir. Bununla birlikte, başarılı terapötik yaklaşımlar geliştirmek için her iki tip sonlanım noktası da gereklidir10. Yine de, asıl amaç her zaman semptomları hafifletmek ve hastanın prognozunu ve yaşam kalitesini iyileştirmektir. Bunu başarmak için, son nokta ölçümleri klinik öncesi ve klinik çalışmalar arasında daha iyi eşleştirilmelidir4.
Kardiyorespiratuar uygunluk, dolaşım ve solunum sistemlerinin sürekli fiziksel aktivite sırasında oksijen sağlama yeteneğini yansıtır ve böylece bir bireyin fonksiyonel kapasitesini ölçer. Fonksiyonel kapasite, kardiyovasküler ve tüm nedenlere bağlı mortalite riski için güçlü bir bağımsız belirleyici olduğu için önemli bir prognostik belirteçtir11. Kardiyorespiratuar uygunluktaki iyileşmeler mortalite riskinin azalması ile ilişkilidir12. Egzersiz testleri, kardiyovasküler hastalıklarda aerobik performansı ve tedavi yanıtlarını değerlendirmek için uygundur. Müsaitlik durumuna bağlı olarak, testler bir bisiklet ergometresinde veya koşu bandında gerçekleştirilir. Genellikle dakika başına iş yükünde kademeli bir artış kullanılır ve ani artışlardan kaçınılır; Bu, doğrusal bir fizyolojik tepkiye yol açar. Egzersiz testlerindeki en önemli değişkenler arasında toplam egzersiz süresi, elde edilen metabolik eşdeğerler (MET'ler), kalp atış hızı ve QRS kompleksi (Q, R ve S dalgaları) ile T-dalgası (ST segmenti) arasındaki elektrokardiyogram (EKG) çizgisindeki değişiklikler bulunur. Klinik stres testleri düşük maliyetlidir ve kolayca erişilebilir13. Bu nedenlerden dolayı, 6 dakikalık yürüme testi gibi stres testleri kliniklerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve yeni tedavilerin klinik öncesi değerlendirilmesinde de kullanılmalıdır.
Bildiğimiz kadarıyla, gen terapisinin veya diğer yeni tedavilerin fonksiyonel etkinliğini değerlendirmek için iyi tanımlanmış büyük hayvan modelleri yoktur. Bu nedenle, klinik olarak ilgili egzersiz testi, bu yeni tedavilerin klinik öncesi ortamdaki etkinliğini değerlendirmek için mükemmel bir bakış açısı sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm deneyler Doğu Finlandiya Üniversitesi Hayvan Deneyleri Kurulu tarafından onaylanmıştır. Bu protokol, kalp hastalıkları için yeni tedavilerin güvenliğini ve etkinliğini değerlendirmek için domuzlar için klinik olarak ilgili bir koşu bandı egzersiz testini açıklamaktadır. Bu çalışmada 25-80 kg ağırlığındaki dişi evcil domuzlar kullanılmıştır. Hayvanlar ticari bir kaynaktan elde edilmiştir (bakınız Malzeme Tablosu).
1. Koşu parkurunun ayarlanması
- Koşu parkurunu, hayvanların yalnızca bir yönde hareket edebilecekleri şekilde ayarlayın. Hayvanların geri dönmesini önlemek için kapılar ve kapaklar kullanın. Koşu parkurunun kat planı Şekil 1'de, koşu parkuru örneği ise Şekil 2'de gösterilmiştir.
- Koşu bandının (bkz. Malzemeler Tablosu) eğim değişikliklerine izin vermek için yeterli alana sahip olduğundan emin olun.
- Hayvanın koşu sırasında dönmesini önlemek için koşu bandının ayarlanabilir bir genişliğe sahip olduğundan emin olun.
- Koşu bandının ön duvarını yapmak için şeffaf plastik kullanın. Bu, hayvanın koşu bandından kaçmasını önler, ancak yine de hayvanın duvardan görmesini sağlar.
NOT: Deneyimlerimiz, domuzların duvarın diğer tarafında diğer domuzları gördüklerinde koşmak için daha motive olduklarını gösterdiği için, hayvanların ön duvarın içini görebilmeleri esastır. - Koşu bandının yanına bir EKG monitörü ve defibrilatör (bakınız Malzeme Tablosu) yerleştirin.
NOT: Stres testi sırasında ölümcül aritmiler oluşabilir, özellikle domuzda miyokard iskemisi14,15,16 varsa. - Koşu parkurunun, hayvanların koşudan sonra içebilecekleri ve serinleyebilecekleri bir su noktası içerdiğinden emin olun.
2. Testten önce domuzların alışma süresi
- Deneylere başlamadan önce hayvanları 2 hafta boyunca barındırın.
- Alışmanın 1. haftasında, hayvanların koşu parkuru hariç, işleyicilerine ve yeni barınma ortamına alışmalarını sağlayın.
- Alışma döneminin 2. haftasında, hayvanların koşu parkuruna alışmasını sağlayın.
- Hayvanların koşu parkuruna aşina olmaları için alışmaya başlayın. İlk olarak, tüm kapıları açık tutun, böylece hayvanlar pistte serbestçe yürüyebilir ve çevreyi keşfedebilirler.
- Hayvanlar piste daha aşina olduklarında, koşu bandını açın ve hayvanın 7 dakika gibi kısa süreler boyunca koşmasına izin verin. Çalışma sürelerinin uzunluğu günlük olarak uzatılmalıdır.
NOT: Alışma döneminde hayvanları ödüllendirmeyi unutmayın. Örneğin, bu çalışmada domuzlar tuzsuz patlamış mısır ile ödüllendirildi.
3. Egzersiz testi
NOT: Domuzlara egzersiz testinden en az 2 saat önce oruç tutulmalı veya koşudan önce sadece küçük bir kısım yiyecek verilmelidir.
- Koşu bandını açın ve eğimi% 5 -% 10'a ayarlayın.
- Hayvan koşu bandına girer girmez, koşu bandına 2 km / s başlangıç hızıyla başlayın.
- 5 km/s hıza ulaşana kadar hızı her 60 saniyede bir 0,5 km/s artırın. Toplam çalışma süresi 15 dakikadır.
- Hayvanın tüm zamanı maksimum hızda çalıştıramaması durumunda, aşağıdaki adımları uygulayın.
- Domuz seçilen bir hız kadar hızlı koşmuyorsa, yavaşça arkadan itin, çünkü bu hayvana yavaşlamadan daha hızlı koşması gerektiği hissini verebilir.
- Hayvanı en fazla üç kez hafifçe itmeyi deneyin; Bundan sonra, domuz hızı kaldırana kadar hızı bir seferde 0,5 km / s yavaşlatın. 2 km/s'nin altına kadar yavaşlamayın.
- Hayvan yavaş bir hızda bile koşmayı reddederse, koşu bandını kapatın ve testi durdurun.
4. Egzersiz testi sırasında EKG izleme
- EKG elektrotlarını (bakınız Malzeme Tablosu) skapula veya göğüs gibi koşu sırasında minimum harekete sahip anatomik yerlere yerleştirin.
NOT: Cilde daha iyi yapışma sağlamak için egzersiz testleri için tasarlanmış EKG elektrotları kullanın. EKG elektrotlarının yerleştirileceği bölgeden saçları tıraş etmeyi unutmayın. - Koşu sırasında kalp atış hızı değişikliklerini kaydedin.
NOT: Deneyimlerimiz, ST segment analizlerinin hareket ve diğer eserler nedeniyle genellikle karmaşık olduğunu göstermektedir. Ritim izleme, implante edilebilir bir döngü kaydedici veya kalp pili kullanılarak da yapılabilir.
5. Veri toplama
- Hız her değiştiğinde çalışma mesafesini, toplam süreyi ve hızı kaydedin.
NOT: Modern koşu bantları birçok başka veri toplayabilir, bu nedenle ekipmanın tam potansiyelini kullanmak için koşu bandı kılavuzuna aşina olmanız önemlidir. - Topallama gibi hayvan davranışlarındaki olası değişiklikleri not edin.
NOT: Gerekirse, bir veterinere başvurun ve hayvanın gerekli analjezi aldığından emin olun. Tamamen iyileşene kadar hayvanı gelecekteki egzersizlerden çıkarın.
6. İşlem sonrası bakım
- Hayvanın su noktasına erişebildiğinden emin olun.
- Hayvanı, örneğin ikramlar veya oyuncaklarla ödüllendirin.
- Olası olumsuz etkiler için koşudan sonra hayvanı 30 dakika boyunca izleyin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bu protokolle başarılı olmak için büyük hayvanlarla çalışma deneyimine sahip olmak gerekir. Araştırmacıların, bir hayvanın yorgunluk veya motivasyon eksikliği nedeniyle koşmayı bırakıp bırakmadığını değerlendirebilmeleri gerekir. Hızı ve mesafeyi kaydetmek bunu değerlendirmeye yardımcı olabilir, genellikle motivasyonu olmayan hayvanlar tamamen koşmayı bırakırken, yorgun hayvanlar hızı yavaşlattıktan sonra koşmaya devam eder (Şekil 3). Gerekirse, sonuçlar güvenilmez görünüyorsa protokol ertesi gün tekrarlanabilir.
Adeno-ilişkili virüs (AAV) ile tedavi edilen hayvanlar için temsili bir zaman çizelgesi Şekil 4'te gösterilmiştir. Zaman çizelgesi, özellikle kurban etme zaman noktasıyla ilgili olarak, çalışma ayarına bağlı olarak değişebilir. Denemeleri planlarken alışma süresine dikkat edin.
Sonuçlar, egzersiz toleransının bu diğer ölçümlerle nasıl ilişkili olduğunu görmek için kardiyak eko gibi diğer organ yapısı ve fonksiyon ölçümleriyle karşılaştırılabilir. Örneğin, koşu mesafesindeki değişim, ejeksiyon fraksiyonundaki değişiklikle ilişkilidir. Düşük ejeksiyon fraksiyonu ile, bir hayvan egzersiz testi boyunca tam hızda koşamaz (Şekil 5). Analiz edilen değişkenler etüt ayarlarına bağlı olarak farklılık gösterebilir. Bu protokol, toplam koşu mesafesinin, hız değişiminin, MET'lerin, kalp atış hızı değişiminin ve aritmilerin karşılaştırılmasını sağlar.
EKG, egzersiz testi sırasında kaydedilir (Şekil 6). ST segment analizi, artefaktlar nedeniyle zordur. Kalp atış hızı aralıklarındaki değişiklikler, egzersiz testi boyunca EKG'den ölçülebilir.
Resim 1: Koşu parkurunun kat planı. Koşmayan hayvanların yeri (A) ile işaretlenmiştir. Her seferinde bir hayvan, bir koridordan (B) koşu bandına [bölge (C)] yönlendirilir. (A) ve (B) bölgeleri arasındaki kapı, aynı anda yalnızca bir hayvanın koşu pistine gitmesini ve diğer hayvanların (A) bölgesinde kalmasını sağlamak için kapatılır. Diğer hayvanların (A) bölgesinde kalması esastır, çünkü koşu bandındaki hayvan (A) bölgesindeki diğer hayvanları görebilir, bu da onları koşmaya motive eder. Koşu bandı ile (B) bölgesi arasındaki kapı, hayvanın koşu bandından geri çekilmemesini sağlamak için kapatılır. Koşu bandı (D) bölgesinden çalıştırılır ve hayvan koşudan sonra (D) bölgesinden (A) bölgesine geri gönderilir. Mevcut durumda, hayvanların koşudan sonra içebilecekleri ve serinleyebilecekleri bir su noktası (A) bölgesine monte edilmiştir. Semboller: siyah oklar dönme yönünü gösterir ve çeyrek daireler kapıları gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Koşu parkurunun temsili görüntüleri . (A) Hayvanlar için mevcut tek bir rotanın önemi. (B) Koşu sırasında hayvanların dönmesini önlemek için ayarlanabilir bir genişliğe sahip olması gereken koşu bandı. (C) Koşan hayvana ek olarak başka bir hayvan için kullanılan kapalı bir alan. Hayvanlar, türlerinin bir üyesini gördüklerinde koşmak için daha fazla motive olurlar. (D) Stres testinden sonra hayvanların serinleyip içebilecekleri hayvanlar için bir su noktası örneği. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Koşu mesafesi ve hızı . (A) Dört sağlıklı domuzun toplam koşu mesafelerinden elde edilen temsili veriler. Test hayvanları için ortalama toplam koşu mesafesi 970 m ve toplam mesafelerin standart sapması 80 m idi. (B) Domuzlar arasındaki hız değişimi verileri. Domuz hızı kaldırabilene kadar hız 0,5 km/s aralıklarla yavaşlatılır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Temsili zaman çizelgesi. Zaman noktalarının çalışmalar arasında farklılık gösterebileceğini unutmayın. Ancak alışma süresi nedeniyle hayvanların deneye başlamadan 3 hafta önce laboratuvar hayvan merkezine gelmeleri dikkat çekicidir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Koşu mesafesinin ejeksiyon fraksiyonundaki değişimle ilişkisi. Koşu mesafesindeki değişimin ejeksiyon fraksiyonundaki değişimle korelasyonu. İstirahatteki ejeksiyon fraksiyonu Biplane Simpon yöntemi ile ölçüldü. Taban çizgisinden ejeksiyon fraksiyonundaki değişiklik, kalp pili kaynaklı kalp yetmezliği olan domuzların koşu mesafesindeki değişiklikle, r = 0.2831, p = 0.0284 ve R2 = 0.0801 ile ilişkilidir. Düşük r ve R2'ye rağmen, sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu yüzdesindeki (LVEF%) değişim koşu mesafelerini etkileme eğilimindedir. Ölçülen değişkenleri etkileyen ve sonuçları etkileyen çeşitli faktörlerin olduğuna dikkat etmek önemlidir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Sağlıklı bir domuzun temsili EKG bantları. Üst EKG paneli, egzersiz testinin başlamasından 3 dakika sonra bir EKG gösterir. Alt EKG şeridi 10 dakika çalıştıktan sonra EKG'yi gösterir. EKG, test hayvanlarının kalp atış hızındaki farklılıkları değerlendirmek için kullanılabilir. Üst EKG panelinin kalp atış hızı dakikada 176 atımdır ve alt EKG şeridinde dakikada 250 atımdır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu büyük hayvan egzersiz testi, kliniklerde kullanılan testi taklit ederek, klinik öncesi çalışmalar ve klinik çalışmalar arasındaki son noktalardaki boşluğu azaltır. Arteriyoskleroz obliterans, kalp yetmezliği ve iskemik kalp hastalıkları gibi ciddi kardiyovasküler hastalıklar için yeni tedavilerin etkinliğini değerlendirmek için uygulanabilir. Bu protokolde uygulanan zaman noktaları, test edilen tedaviye bağlı olarak değişebilir. Bu protokol, büyük hayvanlarla çalışma konusunda uzun bir deneyime dayanarak standartlaştırılmıştır ve kardiyovasküler gen tedavisinin ve diğer yeni terapötik yaklaşımların güvenliğini ve etkinliğini değerlendirmek için kullanılabilir.
Domuz kalbi ve kardiyovasküler sistem insan fizyolojisine, anatomisine ve işlevine benzer. Bu nedenle, domuzlar kardiyovasküler hastalık mekanizmalarını ve terapötik prosedürleri modellemek için sıklıkla kullanılmıştır17. Domuz çalışmalarımızda takip süresi 12 aya kadar çıkmıştır18; Bununla birlikte, hayvanları ele almak, uzun takip dönemlerinde büyüdükçe giderek zorlaşmaktadır.
Bu yöntem, testin başarısı için gerekli olan ve daha sonra düzeltilmesi imkansız olan çeşitli kritik adımlardan oluşur. İlk olarak, domuzların koşu motivasyonlarında bireysel farklılıklar vardır. Hayvanları koşmak için motive etmek ve test boyunca yeterli motivasyonu korumak çok önemlidir. Bu, tüm zaman noktalarının karşılaştırılabilir olmasını sağlar. Domuzların koşu motivasyonunu korumak, bireysel davranış özellikleri hakkında özel bilgi gerektirir. Hayvanlar, egzersiz testinden önce koşu bandına ve test ortamına alıştırılmalıdır. Domuzlara koşu bandına çıkmaları öğretilir ve başarılı performansları ödüllendirilir. Koşu motivasyonlarını arttırmanın bir başka yolu da diğer test hayvanlarını koşucunun görüş alanında tutmaktır.
Farklı bacak problemleri gibi tipik anatomik kusurlardan kaçınmak önemlidir. En sık görülen anatomik kusurlar toynak hastalıkları, doğuştan ekstremite deformiteleri ve yırtılmalar, skapular yaralanmalar, kırıklar ve yaralar gibi kazaların neden olduğu problemlerdir. Bunlar çoğunlukla habitatlardan, kazalardan, kalıtsal faktörlerden ve beslenmedeki anormalliklerden kaynaklanmaktadır19. Bacaklardaki bir zayıflık, koordinasyonsuz yürüyüşe yol açar ve egzersiz testlerine katılmayı imkansız hale getirir. Ayrıca, çalışma sırasında bacak zayıflığı ortaya çıkarsa, hayvan testten çıkarılmalıdır. Bacak problemleri, sağlam bacak yapılarına sahip domuzlar seçilerek önlenebilir. Araştırma sırasında domuzcukta iyi şartlara sahip olunarak bacak yaralanmaları önlenebilir. Sert, aşındırıcı yüzeylerden kaçınılmalı ve genel hijyen sağlanmalıdır. Domuzlar orta derecede beslenmelidir, böylece çok hızlı kilo almazlar, çünkü bu bacaklarını zorlar. Ek olarak, domuzlar kazaları önlemek için kalemlerine dikkatlice yerleştirilmeli ve çiğnemelerinin diğer domuzlara yönelik olmaması için oyuncaklar gibi yeterli uyaranlara sahip olmalıdırlar.
Egzersiz testi sırasında, EKG 3 derivasyonlu EKG veya implante edilebilir döngü kaydedici ile kaydedildi. 12 derivasyonlu EKG kadar doğru değildir, ancak yine de aritmiler ve kalp atış hızı gibi çoklu değişkenleri değerlendirebilir. Çeşitli hata ve rahatsızlık türleri EKG'leri tahrif edebilir. Örneğin, yanlış bağlanmış elektrotlar, cilt ve elektrotlar arasındaki zayıf temas ve iskelet kası kasılmaları hatalara neden olabilir. Elektrotlar test boyunca sıkıca yerinde kalmalıdır. Cilt ısındığı ve koşu sırasında terlediği için bu zordur. Cilt ve elektrotlar arasındaki temas, saçları tıraş ederek, dezenfekte ederek ve ölü cilt hücrelerini çıkararak geliştirilebilir. Ayrıca, kasların hareketi EKG'leri etkileyen artefaktlara neden olur13. Bu, ST segmentlerinin yorumlanmasını zorlaştırabilir. Ek olarak, EKG uçları koşuyu engelleyebilir. Bununla birlikte, EKG derivasyonlarına cilde sıkıca dokunularak bu sorunlar azaltılabilir. EKG'ler ayrıca implante edilebilir bir döngü kaydedici veya kalp pili ile de kaydedilebilir. İmplante edilebilir bir döngü kaydedici kullanmak, 3 derivasyonlu EKG kullanımının sahip olduğu birçok sorunu çözer. Bununla birlikte, implante edilebilir döngü kaydedicinin takılması, enfeksiyonlar gibi riskleri olan invaziv bir işlemdir.
Araştırmacılar, prosedürün genel güvenliğini sağlamak için test boyunca hayvan davranışlarını gözlemlemelidir. Örneğin, yorgunluk, şiddetli yorgunluk, mide bulantısı, bilinç kaybı, şiddetli nefes darlığı veya siyanotik cilt, egzersiz testini sonlandırmanın nedenleridir. Ayrıca, araştırmacılar EKG'deki aritmiler gibi değişiklikleri gözlemlemelidir. Bununla birlikte, iyi eğitimli personel ve büyük hayvanlarla çalışma konusunda yeterli deneyime sahip olan mevcut egzersiz protokolü, hastalara klinik yararlar açısından yeni terapötik yaklaşımların klinik geçişini daha başarılı hale getirmesi gereken klinik olarak ilgili verileri üretmek için klinik öncesi çalışmalarda rutin olarak kullanılabilir.
Poole ve ark.20 , kardiyovasküler çalışmalar için hayvan egzersizi ve eğitim protokolleri için kılavuzlar yayınlamıştır. Bu protokollerde, domuzlar ısındıktan sonra yaklaşık 30 dakika boyunca bir koşu bandında egzersiz yaparlar. Bu 30 dakika boyunca, test hayvanları için hedef kalp atış hızı bölgesi, maksimum kalp atış hızının% 65 -% 75'idir. Kalp atış hızı, koşu bandının hızını veya eğimini değiştirerek değiştirilir. Poole ve ark.'nın protokolü ve bu makalede sunulan 15 dakikalık egzersiz testi, alışma süresi, koşu bandı gereksinimleri, seçilen test hayvanlarının ağırlığı ve egzersizden sonra hayvanı ödüllendirerek pozitif takviye gibi birçok benzerliğe sahiptir. Her iki protokolde de, test hayvanları koşu bandının kapasitesini aşabilir ve takip süresini sınırlayabilir.
Poole ve ark. tarafından açıklanan protokol ile bu makalede sunulan egzersiz testi arasındaki temel fark, testin amacıdır. Poole ve ark. tarafından tanımlanan protokol, insanlarda belirtilen klasik eğitim adaptasyonlarını ortaya çıkarmak için tasarlanmıştır. Bu nedenle, orta yoğunluklu egzersize odaklanırken, 15 dakikalık egzersiz testi yöntemi, kardiyorespiratuar zindeliği daha iyi değerlendirmek için neredeyse maksimum çaba göstermeyi amaçlamaktadır. Bu, öznel efor seviyesi maksimum kalp atış hızının yaklaşık% 90'ı olduğunda elde edilir13. 15 dakikalık bir egzersiz testi, maksimuma yakın olana kadar efor seviyesini kademeli olarak artırarak kliniklerde kullanılan testi taklit eder. Protokollerin amaçlarındaki farklılık nedeniyle, test hayvanlarının egzersiz sıklığı farklılık göstermektedir. Poole ve ark., domuzların egzersizin neden olduğu daha iyi kardiyovasküler adaptasyonlar elde etmek için haftada dört defaya kadar koşabileceğini açıklamaktadır. 15 dakikalık egzersiz testi, gen terapisinin ve diğer yeni tedavilerin fonksiyonel etkinliğini değerlendirir, bu nedenle gerekli sıklık önemli ölçüde daha düşüktür ve tedavinin gereksinimlerine bağlıdır. Bu gereksinimlerin bir örneği Şekil 4'te açıklanmıştır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Acknowledgments
Yazar, Ulusal Laboratuvar Hayvanları Merkezi'nden Minna Törrönen, Riikka Venäläinen, Heikki Karhunen ve Inkeri Niemi'ye hayvan çalışmalarındaki yardımları için teşekkür eder. Bu çalışma Finlandiya Akademisi, ERC ve CardioReGenix AB Horizon hibesi ile desteklenmektedir.
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).
