Summary
वर्तमान प्रोटोकॉल प्रीक्लिनिकल सेटिंग में नए उपचारों की दक्षता का मूल्यांकन करने के लिए कार्डियोवैस्कुलर सिस्टम की कार्यात्मक क्षमता का आकलन करने के लिए एक बड़े पशु व्यायाम परीक्षण मॉडल का वर्णन करता है। यह एक नैदानिक व्यायाम परीक्षण के बराबर है।
Abstract
उपचार में प्रगति के बावजूद, कार्डियोवैस्कुलर बीमारियां अभी भी दुनिया भर में मृत्यु दर और रुग्णता के सबसे बड़े कारणों में से एक हैं। जीन थेरेपी-आधारित चिकित्सीय एंजियोजेनेसिस इष्टतम औषधीय चिकित्सा और आक्रामक प्रक्रियाओं के बावजूद, महत्वपूर्ण लक्षणों वाले रोगियों के इलाज के लिए एक आशाजनक दृष्टिकोण है। हालांकि, कई आशाजनक कार्डियोवैस्कुलर जीन थेरेपी तकनीक नैदानिक परीक्षणों में अपेक्षाओं को पूरा करने में विफल रही हैं। एक स्पष्टीकरण प्रभावकारिता को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रीक्लिनिकल और नैदानिक समापन बिंदुओं के बीच एक बेमेल है। पशु मॉडल में, जोर आमतौर पर आसानी से मात्रात्मक समापन बिंदुओं पर दिया गया है, जैसे कि हिस्टोलॉजिकल वर्गों से गणना की गई केशिका वाहिकाओं की संख्या और क्षेत्र। मृत्यु दर और रुग्णता के अलावा, नैदानिक परीक्षणों में समापन बिंदु व्यक्तिपरक हैं, जैसे व्यायाम सहिष्णुता और जीवन की गुणवत्ता। हालांकि, प्रीक्लिनिकल और नैदानिक समापन बिंदु लागू चिकित्सा के विभिन्न पहलुओं को मापते हैं। फिर भी, सफल चिकित्सीय दृष्टिकोण विकसित करने के लिए दोनों प्रकार के समापन बिंदु आवश्यक हैं। क्लीनिकों में, मुख्य लक्ष्य हमेशा रोगियों के लक्षणों को कम करना और उनके रोग का निदान और जीवन की गुणवत्ता में सुधार करना है। प्रीक्लिनिकल अध्ययनों से बेहतर पूर्वानुमान ति डेटा प्राप्त करने के लिए, समापन बिंदु माप नैदानिक अध्ययनों में उन लोगों से बेहतर मिलान किया जाना चाहिए। यहां, हम सूअरों में नैदानिक रूप से प्रासंगिक ट्रेडमिल व्यायाम परीक्षण के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं। इस अध्ययन का उद्देश्य है: (1) सूअरों में एक विश्वसनीय व्यायाम परीक्षण प्रदान करना जिसका उपयोग जीन थेरेपी और अन्य नवीन उपचारों की सुरक्षा और कार्यात्मक प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है, और (2) प्रीक्लिनिकल और नैदानिक अध्ययनों के बीच समापन बिंदु से बेहतर मेल खाता है।
Introduction
क्रोनिक कार्डियोवैस्कुलरबीमारियां दुनिया भर में मृत्यु दर और रुग्णता के महत्वपूर्ण कारण हैं। यद्यपि वर्तमान उपचार अधिकांश रोगियों के लिए प्रभावी हैं, फिर भी कई लोग वर्तमान उपचारों से लाभ नहीं उठा सकते हैं, उदाहरण के लिए, पुरानी बीमारी या कोमोर्बिडिटी को फैलाना। इसके अलावा, कुछ रोगियों में, हृदय संबंधी लक्षणों को उपलब्ध उपचारों से राहत नहीं मिलती है, और इष्टतमचिकित्सा चिकित्सा के बावजूद उनकी हृदय रोग प्रगति करती है। इस प्रकार, गंभीर कार्डियोवैस्कुलर बीमारियों के लिए नए उपचार विकल्पों को विकसित करने की स्पष्ट आवश्यकता है।
पिछले कई वर्षों के दौरान, इन लक्ष्यों में हेरफेर करने के लिए नए आणविक मार्गों और तरीकों की खोज की गई है, जिससे जीन थेरेपी, सेल थेरेपी और अन्य नए उपचार गंभीरहृदय रोगों के इलाज के लिए एक यथार्थवादी विकल्प बन गए हैं। हालांकि, प्रीक्लिनिकल परिणामों का वादा करने के बाद, कई कार्डियोवैस्कुलर अनुप्रयोग नैदानिक परीक्षणों में अपेक्षाओं को पूरा करने में विफल रहे हैं। नैदानिक परीक्षणों में खराब प्रभावकारिता के बावजूद, कई परीक्षणों ने 5,6,7,8,9 नए उपचारों के अच्छे सुरक्षा प्रोफाइल स्थापित किए हैं। इस प्रकार, रोगियों के लिए नए कार्डियोवैस्कुलर थेरेपी लाने के लिए बेहतर दृष्टिकोण और बेहतर प्रीक्लिनिकल मॉडल, अध्ययन सेटिंग्स और प्रीक्लिनिकल अध्ययनों में समापन बिंदु की आवश्यकता होगी जो नैदानिक प्रभावकारिता की भविष्यवाणी कर सकते हैं।
पशु मॉडल में, आमतौर पर जोर आसानी से मात्रात्मक समापन बिंदुओं पर दिया गया है, जैसे कि हिस्टोलॉजिकल वर्गों से गणना की गई केशिका वाहिकाओं की संख्या और क्षेत्र या बाएं वेंट्रिकल इमेजिंग से पैरामीटर आराम से और औषधीय तनाव के तहत। नैदानिक परीक्षणों में, कई समापन बिंदु अधिक व्यक्तिपरक रहे हैं, जैसे व्यायाम सहिष्णुता या लक्षण राहत4। इस प्रकार, यह संभावना है कि प्रीक्लिनिकल अध्ययन और नैदानिक परीक्षणों में समापन बिंदु लागू चिकित्सा के विभिन्न पहलुओं को मापते हैं। उदाहरण के लिए, रक्त वाहिकाओं की मात्रा में वृद्धि हमेशा बेहतर छिड़काव, हृदय समारोह, या व्यायाम सहिष्णुता के साथ सहसंबंधित नहीं होती है। फिर भी, सफल चिकित्सीय दृष्टिकोण विकसित करने के लिए दोनों प्रकार के समापन बिंदुआवश्यक हैं। फिर भी, मुख्य लक्ष्य हमेशा लक्षणों को कम करना और रोगी के रोग का निदान और जीवन की गुणवत्ता में सुधार करना है। इसे प्राप्त करने के लिए, एंडपॉइंट माप को प्रीक्लिनिकल और नैदानिक अध्ययनोंके बीच बेहतर मिलान किया जाना चाहिए।
कार्डियोरेस्पिरेटरी फिटनेस निरंतर शारीरिक गतिविधि के दौरान ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए संचार और श्वसन प्रणालियों की क्षमता को दर्शाती है, और इस प्रकार यह किसी व्यक्ति की कार्यात्मक क्षमता को निर्धारित करती है। कार्यात्मक क्षमता एक महत्वपूर्ण रोगसूचक मार्कर है क्योंकि यह कार्डियोवैस्कुलर और सभी कारण मृत्यु दर के जोखिमके लिए एक मजबूत स्वतंत्र भविष्यवक्ता है। कार्डियोरेस्पिरेटरी फिटनेस में सुधार मृत्यु दर के कम जोखिम से जुड़ा हुआहै12. व्यायाम परीक्षण कार्डियोवैस्कुलर बीमारियों में एरोबिक प्रदर्शन और उपचार प्रतिक्रियाओं के मूल्यांकन के लिए उपयुक्त हैं। उपलब्धता के आधार पर, परीक्षण साइकिल एर्गोमीटर या ट्रेडमिल पर किए जाते हैं। प्रति मिनट कार्यभार में क्रमिक वृद्धि का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, और अचानक वृद्धि से बचा जाता है; यह एक रैखिक शारीरिक प्रतिक्रिया की ओर जाता है। व्यायाम परीक्षणों में सबसे महत्वपूर्ण चर में कुल व्यायाम समय, चयापचय समकक्ष (एमईटी) प्राप्त, हृदय गति और क्यूआरएस कॉम्प्लेक्स (क्यू, आर और एस तरंगों) और टी-वेव (एसटी सेगमेंट) के बीच इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी) लाइन पर परिवर्तन शामिल हैं। नैदानिक तनाव परीक्षणों में कम लागत होती है और आसानीसे सुलभ होते हैं। इन कारणों से, तनाव परीक्षण, जैसे कि 6 मिनट चलने का परीक्षण, क्लीनिकों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है और इसका उपयोग नए उपचारों के प्रीक्लिनिकल मूल्यांकन में भी किया जाना चाहिए।
हमारे ज्ञान के लिए, जीन थेरेपी या अन्य नवीन उपचारों की कार्यात्मक प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए कोई अच्छी तरह से वर्णित बड़े पशु मॉडल नहीं हैं। इसलिए, नैदानिक रूप से प्रासंगिक व्यायाम परीक्षण प्रीक्लिनिकल सेटिंग में इन नए उपचारों की दक्षता का मूल्यांकन करने के लिए एक उत्कृष्ट परिप्रेक्ष्य प्रदान करता है।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
सभी प्रयोगों को पूर्वी फिनलैंड विश्वविद्यालय के पशु प्रयोग बोर्ड द्वारा अनुमोदित किया जाता है। यह प्रोटोकॉल सूअरों के लिए एक नैदानिक रूप से प्रासंगिक ट्रेडमिल व्यायाम परीक्षण का वर्णन करता है ताकि हृदय रोगों के लिए नए उपचारों की सुरक्षा और प्रभावकारिता का मूल्यांकन किया जा सके। वर्तमान अध्ययन के लिए 25-80 किलोग्राम वजन वाली मादा घरेलू सूअरों का उपयोग किया गया था। जानवरों को एक वाणिज्यिक स्रोत से प्राप्त किया गया था ( सामग्री की तालिका देखें)।
1. रनिंग ट्रैक सेट करना
- रनिंग ट्रैक सेट करें ताकि जानवर केवल एक तरफ जा सकें। जानवरों को वापस जाने से रोकने के लिए गेट और हैच का उपयोग करें। रनिंग ट्रैक की मंजिल योजना चित्रा 1 में दिखाई गई है, और रनिंग ट्रैक का एक उदाहरण चित्रा 2 में है।
- सुनिश्चित करें कि ट्रेडमिल ( सामग्री की तालिका देखें) में इनक्लाइन परिवर्तनों की अनुमति देने के लिए पर्याप्त स्थान है।
- सुनिश्चित करें कि ट्रेडमिल में एक समायोज्य चौड़ाई है ताकि जानवर को दौड़ के दौरान मुड़ने से रोका जा सके।
- ट्रेडमिल की सामने की दीवार बनाने के लिए पारदर्शी प्लास्टिक का उपयोग करें। यह जानवर को ट्रेडमिल से दूर भागने से रोकता है, लेकिन फिर भी जानवर को दीवार के माध्यम से देखने की अनुमति देता है।
नोट: यह आवश्यक है कि जानवर सामने की दीवार के माध्यम से देख सकें, क्योंकि हमारे अनुभव से पता चलता है कि सूअर दौड़ने के लिए अधिक प्रेरित होते हैं यदि वे दीवार के दूसरी तरफ अपने साथी सूअरों को देखते हैं। - ट्रेडमिल के बगल में एक ईसीजी मॉनिटर और डिफिब्रिलेटर ( सामग्री की तालिका देखें) रखें।
नोट: तनाव परीक्षण के दौरान घातक अतालता हो सकती है, खासकर अगर सुअर को मायोकार्डियल इस्किमिया14,15,16 है। - सुनिश्चित करें कि रनिंग ट्रैक में एक पानी का बिंदु शामिल है जहां जानवर दौड़ के बाद पी सकते हैं और ठंडा कर सकते हैं।
2. परीक्षण से पहले सूअरों की अनुकूलन अवधि
- प्रयोगों को शुरू करने से पहले 2 सप्ताह के लिए जानवरों को घर दें।
- अनुकूलन के पहले सप्ताह के दौरान, सुनिश्चित करें कि जानवर अपने संचालकों और नए आवास वातावरण के आदी हो जाते हैं, रनिंग ट्रैक को छोड़कर।
- अनुकूलन अवधि के दूसरे सप्ताह के दौरान, सुनिश्चित करें कि जानवर रनिंग ट्रैक के आदी हो जाएं।
- अनुकूलन शुरू करें ताकि जानवर रनिंग ट्रैक से परिचित हो जाएं। सबसे पहले, सभी द्वारों को खुला रखें, ताकि जानवर ट्रैक पर स्वतंत्र रूप से चल सकें और पर्यावरण का पता लगा सकें।
- जब जानवर ट्रैक से अधिक परिचित हों, तो ट्रेडमिल चालू करें और जानवर को एक समय में छोटी अवधि के लिए दौड़ने दें, जैसे कि 7 मिनट। चलने के समय की लंबाई दैनिक रूप से बढ़ाई जानी चाहिए।
नोट: अनुकूलन अवधि के दौरान जानवरों को पुरस्कृत करना याद रखें। उदाहरण के लिए, वर्तमान अध्ययन में सूअरों को अनसाल्टेड पॉपकॉर्न के साथ पुरस्कृत किया गया था।
3. व्यायाम परीक्षण
नोट: सूअरों को व्यायाम परीक्षण से कम से कम 2 घंटे पहले उपवास किया जाना चाहिए या दौड़ से पहले भोजन का केवल एक छोटा सा हिस्सा दिया जाना चाहिए।
- ट्रेडमिल चालू करें और इनक्लाइन को 5% -10% पर सेट करें।
- जैसे ही जानवर ट्रेडमिल पर है, ट्रेडमिल को 2 किमी / घंटा की शुरुआती गति के साथ शुरू करें।
- गति को हर 60 सेकंड में 0.5 किमी / घंटा बढ़ाएं जब तक कि 5 किमी / घंटा तक न पहुंच जाए। कुल चलने का समय 15 मिनट है।
- यदि जानवर अधिकतम गति से पूरे समय नहीं चल सकता है, तो नीचे दिए गए चरणों का पालन करें।
- यदि सुअर एक चयनित गति के रूप में तेजी से नहीं दौड़ रहा है, तो धीरे से इसे पीछे से धक्का दें, क्योंकि इससे जानवर को यह महसूस हो सकता है कि उसे धीमा किए बिना तेजी से दौड़ने की आवश्यकता है।
- धीरे से जानवर को अधिकतम तीन बार धक्का देने की कोशिश करें; उसके बाद, एक बार में गति को 0.5 किमी / घंटा तक धीमा करें जब तक कि सुअर गति को संभाल न सके। 2 किमी / घंटा से नीचे धीमा न करें।
- यदि जानवर धीमी गति से भी दौड़ने से इनकार करता है, तो ट्रेडमिल बंद कर दें और परीक्षण बंद कर दें।
4. व्यायाम परीक्षण के दौरान ईसीजी निगरानी
- ईसीजी इलेक्ट्रोड ( सामग्री की तालिका देखें) को शारीरिक स्थानों पर रखें जिनमें दौड़ के दौरान न्यूनतम गति होती है, जैसे कि स्कैपुला या छाती।
नोट: त्वचा के लिए बेहतर आसंजन प्राप्त करने के लिए व्यायाम परीक्षणों के लिए डिज़ाइन किए गए ईसीजी इलेक्ट्रोड का उपयोग करें। उस क्षेत्र से बालों को शेव करना याद रखें जहां ईसीजी इलेक्ट्रोड लगाए जाएंगे। - दौड़ के दौरान हृदय गति में परिवर्तन को रिकॉर्ड करें।
नोट: हमारा अनुभव बताता है कि एसटी सेगमेंट विश्लेषण अक्सर आंदोलन और अन्य कलाकृतियों के कारण जटिल होते हैं। रिदम मॉनिटरिंग एक इम्प्लांटेबल लूप रिकॉर्डर या पेसमेकर का उपयोग करके भी की जा सकती है।
5. डेटा संग्रह
- हर बार गति बदलने पर रन दूरी, कुल समय और गति रिकॉर्ड करें।
नोट: आधुनिक ट्रेडमिल बहुत सारे अन्य डेटा एकत्र कर सकते हैं, इसलिए उपकरण की पूरी क्षमता का उपयोग करने के लिए ट्रेडमिल मैनुअल के साथ खुद को परिचित करना आवश्यक है। - जानवरों के व्यवहार में संभावित परिवर्तनों पर ध्यान दें, जैसे कि लंगड़ाना।
नोट: यदि आवश्यक हो, तो एक पशु चिकित्सक से संपर्क करें और सुनिश्चित करें कि जानवर को आवश्यक एनाल्जेसिया प्राप्त होता है। जानवर को भविष्य के अभ्यास से हटा दें जब तक कि वह पूरी तरह से ठीक न हो जाए।
6. पोस्ट-प्रक्रियात्मक देखभाल
- सुनिश्चित करें कि जानवर को पानी के बिंदु तक पहुंच है।
- उदाहरण के लिए, जानवर को इलाज या खिलौनों के साथ पुरस्कृत करें।
- संभावित प्रतिकूल प्रभावों के लिए दौड़ के बाद 30 मिनट के लिए जानवर की निगरानी करें।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
इस प्रोटोकॉल के साथ सफल होने के लिए बड़े जानवरों के साथ काम करने का अनुभव होना चाहिए। शोधकर्ताओं को यह मूल्यांकन करने में सक्षम होना चाहिए कि क्या कोई जानवर थकान या प्रेरणा की कमी के कारण दौड़ना बंद कर देता है। गति और दूरी को रिकॉर्ड करने से इसका मूल्यांकन करने में मदद मिल सकती है, क्योंकि आमतौर पर, प्रेरणा की कमी वाले जानवर पूरी तरह से दौड़ना बंद कर देते हैं, जबकि थके हुए जानवर गति को धीमा करने के बाद दौड़ते रहते हैं (चित्रा 3)। यदि आवश्यक हो, तो प्रोटोकॉल को अगले दिन दोहराया जा सकता है यदि परिणाम अविश्वसनीय लगते हैं।
एडेनो-संबद्ध वायरस (एएवी) -उपचारित जानवरों के लिए एक प्रतिनिधि समयरेखा चित्रा 4 में दिखाया गया है। अध्ययन सेटिंग के आधार पर समयरेखा भिन्न हो सकती है, विशेष रूप से त्याग समय बिंदु के बारे में। प्रयोगों की योजना बनाते समय अनुकूलन अवधि पर ध्यान दें।
परिणामों की तुलना अन्य अंग संरचना और कार्य माप, जैसे कार्डियक इको, से की जा सकती है, यह देखने के लिए कि व्यायाम सहिष्णुता इन अन्य मापों से कैसे संबंधित है। उदाहरण के लिए, चलने की दूरी में परिवर्तन इजेक्शन अंश में परिवर्तन के साथ संबंधित है। कम इजेक्शन अंश के साथ, एक जानवर पूरे व्यायाम परीक्षण में पूर्ण गति से नहीं दौड़ सकता है (चित्रा 5)। अध्ययन सेटिंग्स के आधार पर विश्लेषण किए गए चर भिन्न हो सकते हैं। यह प्रोटोकॉल कुल चलने की दूरी, गति भिन्नता, एमईटी, हृदय गति भिन्नता और अतालता की तुलना को सक्षम बनाता है।
ईसीजी व्यायाम परीक्षण के दौरान दर्ज किया जाता है (चित्रा 6)। कलाकृतियों के कारण एसटी सेगमेंट विश्लेषण मुश्किल है। हृदय गति अंतराल में परिवर्तन को पूरे व्यायाम परीक्षण के दौरान ईसीजी से मापा जा सकता है।
चित्र 1: रनिंग ट्रैक की मंजिल योजना। जानवरों के नहीं चलने के लिए जगह (ए) के साथ चिह्नित की गई है। एक समय में एक जानवर को एक गलियारे (बी) के माध्यम से ट्रेडमिल [ज़ोन (सी)] में निर्देशित किया जाता है। जोन (ए) और (बी) के बीच के गेट को यह सुनिश्चित करने के लिए बंद कर दिया जाता है कि एक समय में केवल एक जानवर रनिंग ट्रैक पर जाए और अन्य जानवर जोन (ए) में रहें। यह आवश्यक है कि अन्य जानवर ज़ोन (ए) में रहें, क्योंकि ट्रेडमिल पर जानवर ज़ोन (ए) में अन्य जानवरों को देख सकते हैं, जो उन्हें दौड़ने के लिए प्रेरित करता है। ट्रेडमिल और ज़ोन (बी) के बीच के गेट को यह सुनिश्चित करने के लिए बंद कर दिया जाता है कि जानवर ट्रेडमिल से पीछे न हट सके। ट्रेडमिल को ज़ोन (डी) से संचालित किया जाता है, और जानवर को दौड़ के बाद ज़ोन (डी) के माध्यम से ज़ोन (ए) में वापस कर दिया जाता है। वर्तमान मामले में, एक पानी का बिंदु जहां जानवर पानी पी सकते हैं और ज़ोन (ए) में रन स्थापित होने के बाद ठंडा हो सकते हैं। प्रतीक: काले तीर घूर्णन की दिशा को इंगित करते हैं, और चौथाई वृत्त द्वार का संकेत देते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 2: रनिंग ट्रैक की प्रतिनिधि छवियां । (ए) जानवरों के लिए केवल एक उपलब्ध मार्ग का महत्व। (बी) ट्रेडमिल, जिसमें दौड़ के दौरान जानवरों को मुड़ने से रोकने के लिए एक समायोज्य चौड़ाई होनी चाहिए। (ग) एक संलग्न स्थान जो दौड़ते हुए जानवर के अलावा किसी अन्य जानवर के लिए है। जानवर दौड़ने के लिए अधिक प्रेरित होते हैं जब वे अपनी प्रजातियों के सदस्य को देखते हैं। (डी) जानवरों के लिए एक पानी के बिंदु का एक उदाहरण जहां जानवर तनाव परीक्षण के बाद ठंडा हो सकते हैं और पी सकते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 3: चलने की दूरी और गति। (ए) चार स्वस्थ सूअरों की कुल चलने वाली दूरी से प्रतिनिधि डेटा। परीक्षण जानवरों के लिए औसत कुल चलने की दूरी 970 मीटर थी, और कुल दूरी का मानक विचलन 80 मीटर था। गति को 0.5 किमी / घंटा के अंतराल से धीमा कर दिया जाता है जब तक कि सुअर गति को संभाल न सके। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्र 4: प्रतिनिधि समयरेखा। ध्यान दें कि अध्ययन के बीच समय बिंदु भिन्न हो सकते हैं। हालांकि, यह उल्लेखनीय है कि जानवरों को अनुकूलन अवधि के कारण प्रयोग शुरू करने से 3 सप्ताह पहले प्रयोगशाला पशु केंद्र में पहुंचना चाहिए। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 5: इजेक्शन अंश में परिवर्तन के साथ चलने की दूरी का सहसंबंध। इजेक्शन अंश में परिवर्तन के साथ चलने की दूरी में परिवर्तन का सहसंबंध। आराम पर इजेक्शन अंश को बाइप्लेन सिम्पन विधि द्वारा मापा गया था। बेसलाइन से इजेक्शन अंश में परिवर्तन पेसमेकर-प्रेरित दिल की विफलता के साथ सूअरों की चलने की दूरी में परिवर्तन के साथ संबंधित है, जिसमें आर = 0.2831, पी = 0.0284, और आर2 = 0.0801 है। कम आर और आर2 के बावजूद, बाएं वेंट्रिकुलर इजेक्शन अंश प्रतिशत (एलवीईएफ%) में परिवर्तन चलने की दूरी को प्रभावित करता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि कई कारक मापा चर को प्रभावित करते हैं, परिणामों को प्रभावित करते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 6: एक स्वस्थ सुअर के प्रतिनिधि ईसीजी टेप। शीर्ष ईसीजी पैनल व्यायाम परीक्षण की शुरुआत के 3 मिनट बाद ईसीजी दिखाता है। नीचे ईसीजी पट्टी 10 मिनट तक चलने के बाद ईसीजी दिखाती है। ईसीजी का उपयोग परीक्षण जानवरों की हृदय गति में अंतर का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है। शीर्ष ईसीजी पैनल की हृदय गति 176 बीट प्रति मिनट है, और नीचे ईसीजी पट्टी पर 250 बीट प्रति मिनट है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
यह बड़ा पशु व्यायाम परीक्षण क्लीनिकों में उपयोग किए जाने वाले परीक्षण की नकल करता है, प्रीक्लिनिकल अध्ययनों और नैदानिक परीक्षणों के बीच समापन बिंदु में अंतर को कम करता है। यह गंभीर हृदय रोगों के लिए नए उपचारों की प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए लागू किया जा सकता है, जैसे कि धमनीकाठिन्य, दिल की विफलता, और इस्केमिक हृदय रोग। इस प्रोटोकॉल में लागू समय बिंदु परीक्षण किए गए उपचार के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। इस प्रोटोकॉल को बड़े जानवरों के साथ काम करने के लंबे अनुभव के आधार पर मानकीकृत किया गया है और इसका उपयोग कार्डियोवैस्कुलर जीन थेरेपी और अन्य नए चिकित्सीय दृष्टिकोणों की सुरक्षा और प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है।
सुअर का दिल और हृदय प्रणाली मानव शरीर विज्ञान, शरीर रचना विज्ञान और कार्य के समान हैं। इसलिए, सूअरों का उपयोग अक्सर हृदय रोग तंत्र औरचिकित्सीय प्रक्रियाओं को मॉडल करने के लिए किया जाता है। हमारे सुअर अध्ययन में अनुवर्ती समय 12 महीने18 तक रहा है; हालांकि, जानवरों को संभालना तेजी से चुनौतीपूर्ण हो जाता है क्योंकि वे लंबे फॉलो-अप अवधि के दौरान बढ़ते हैं।
इस विधि में विभिन्न महत्वपूर्ण कदम शामिल हैं, जो परीक्षण की सफलता के लिए आवश्यक हैं और बाद में सही करना असंभव है। सबसे पहले, सूअरों को उनकी चलने की प्रेरणा में व्यक्तिगत अंतर होता है। जानवरों को दौड़ने के लिए प्रेरित करना और पूरे परीक्षण के दौरान पर्याप्त प्रेरणा बनाए रखना आवश्यक है। यह आश्वस्त करता है कि सभी समय बिंदु तुलनीय हैं। सूअरों की चलने की प्रेरणा को बनाए रखने के लिए उनकी व्यक्तिगत व्यवहार विशेषताओं के विशिष्ट ज्ञान की आवश्यकता होती है। व्यायाम परीक्षण से पहले जानवरों को ट्रेडमिल और परीक्षण वातावरण में अनुकूलित किया जाना चाहिए। सूअरों को ट्रेडमिल पर जाने के लिए सिखाया जाता है, और उनके सफल प्रदर्शन को पुरस्कृत किया जाता है। उनकी दौड़ने की प्रेरणा बढ़ाने का एक और तरीका धावक की दृष्टि के क्षेत्र में अन्य परीक्षण जानवरों को रखना है।
विशिष्ट शारीरिक दोषों से बचना, जैसे कि विभिन्न पैर की समस्याएं, महत्वपूर्ण हैं। सबसे आम शारीरिक दोष खुर रोग, जन्मजात अंग विकृति, और दुर्घटनाओं के कारण होने वाली समस्याएं हैं, जैसे कि घाव, स्कैपुलर चोटें, फ्रैक्चर और घाव। ये ज्यादातर आवास, दुर्घटनाओं, वंशानुगत कारकोंऔर भोजन में विचलन के कारण होते हैं। पैरों में कमजोरी से अनियंत्रित चलना होता है, जिससे व्यायाम परीक्षणों में भाग लेना असंभव हो जाता है। इसके अलावा, यदि अध्ययन के दौरान पैर की कमजोरी दिखाई देती है, तो जानवर को परीक्षण से बाहर रखा जाना चाहिए। बरकरार पैर संरचनाओं वाले सूअरों को चुनकर पैर की समस्याओं से बचा जा सकता है। शोध के दौरान सुअर पालन में अच्छी स्थिति होने से पैर की चोटों को रोका जा सकता है। कठोर, संक्षारक सतहों से बचा जाना चाहिए, और सामान्य स्वच्छता बनाए रखी जानी चाहिए। सूअरों को मध्यम रूप से खिलाया जाना चाहिए ताकि वे बहुत तेजी से वजन न बढ़ाएं, क्योंकि इससे उनके पैरों में तनाव होता है। इसके अलावा, दुर्घटनाओं से बचने के लिए सूअरों को अपने पेन में सावधानी से रखा जाना चाहिए, और उनके पास खिलौने जैसे पर्याप्त उत्तेजनाएं होनी चाहिए, ताकि उनके चबाने को अन्य सूअरों पर निर्देशित न किया जाए।
व्यायाम परीक्षण के दौरान, ईसीजी को 3-लीड ईसीजी या इम्प्लांटेबल लूप रिकॉर्डर के साथ रिकॉर्ड किया गया था। यह 12-लीड ईसीजी के रूप में सटीक नहीं है, लेकिन अभी भी कई चर का आकलन कर सकता है, जैसे कि अतालता और हृदय गति। कई प्रकार की त्रुटियां और गड़बड़ी ईसीजी को गलत साबित कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, गलत तरीके से जुड़े इलेक्ट्रोड, त्वचा और इलेक्ट्रोड के बीच खराब संपर्क, और कंकाल की मांसपेशी संकुचन त्रुटियों का कारण बन सकते हैं। इलेक्ट्रोड को पूरे परीक्षण के दौरान मजबूती से रहना चाहिए। यह चुनौतीपूर्ण है क्योंकि दौड़ने के दौरान त्वचा गर्म हो जाती है और पसीना आता है। त्वचा और इलेक्ट्रोड के बीच संपर्क को बालों को शेव करके, कीटाणुरहित करके और मृत त्वचा कोशिकाओं को हटाकर बेहतर बनाया जा सकता है। इसके अलावा, मांसपेशियों की गति कलाकृतियों का कारण बनती है जो ईसीजी13 को प्रभावित करती हैं। यह एसटी खंडों की व्याख्या को चुनौती दे सकता है। इसके अलावा, ईसीजी लीड चलने में हस्तक्षेप कर सकते हैं। हालांकि, त्वचा पर मजबूती से ईसीजी लीड को टैप करके इन मुद्दों को कम किया जा सकता है। ईसीजी को इम्प्लांटेबल लूप रिकॉर्डर या पेसमेकर से भी रजिस्टर किया जा सकता है। इम्प्लांटेबल लूप रिकॉर्डर का उपयोग करने से कई समस्याएं हल होती हैं जो 3-लीड ईसीजी उपयोग में होती हैं। हालांकि, इम्प्लांटेबल लूप रिकॉर्डर स्थापित करना संक्रमण जैसे जोखिमों के साथ एक आक्रामक ऑपरेशन है।
प्रक्रिया की समग्र सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए शोधकर्ताओं को पूरे परीक्षण में पशु व्यवहार का निरीक्षण करना चाहिए। उदाहरण के लिए, थकावट, गंभीर थकान, मतली, चेतना की हानि, गंभीर डिस्पेनिया, या साइनोटिक त्वचा व्यायाम परीक्षण को समाप्त करने के कारण हैं। इसके अलावा, शोधकर्ताओं को ईसीजी में परिवर्तन का निरीक्षण करना चाहिए, जैसे कि अतालता। हालांकि, अच्छी तरह से प्रशिक्षित कर्मियों और बड़े जानवरों के साथ काम करने के पर्याप्त अनुभव के साथ, वर्तमान व्यायाम प्रोटोकॉल का उपयोग नैदानिक रूप से प्रासंगिक डेटा का उत्पादन करने के लिए प्रीक्लिनिकल अध्ययनों में नियमित रूप से किया जा सकता है जो रोगियों को नैदानिक लाभों के बारे में नए चिकित्सीय दृष्टिकोणों के नैदानिक संक्रमण को अधिक सफल बनाना चाहिए।
पूल एट अल .20 ने कार्डियोवैस्कुलर अध्ययन के लिए पशु व्यायाम और प्रशिक्षण प्रोटोकॉल के लिए दिशानिर्देश प्रकाशित किए हैं। इन प्रोटोकॉल में, सूअर गर्म होने के बाद लगभग 30 मिनट के लिए ट्रेडमिल पर व्यायाम करते हैं। इस 30 मिनट के दौरान, परीक्षण जानवरों के लिए लक्षित हृदय गति क्षेत्र अधिकतम हृदय गति का 65% -75% है। हृदय गति को या तो गति या ट्रेडमिल की इनक्लाइन को बदलकर संशोधित किया जाता है। पूल एट अल के प्रोटोकॉल और इस पांडुलिपि में प्रस्तुत 15 मिनट के व्यायाम परीक्षण में कई समानताएं हैं, जैसे कि अनुकूलन अवधि, ट्रेडमिल आवश्यकताएं, चयनित परीक्षण जानवरों का वजन, और व्यायाम के बाद जानवर को पुरस्कृत करके सकारात्मक सुदृढीकरण। दोनों प्रोटोकॉल में, परीक्षण जानवर ट्रेडमिल की क्षमता को बढ़ा सकते हैं, अनुवर्ती समय को सीमित कर सकते हैं।
पूल एट अल द्वारा वर्णित प्रोटोकॉल और इस पांडुलिपि में प्रस्तुत अभ्यास परीक्षण के बीच मुख्य अंतर परीक्षण का उद्देश्य है। पूल एट अल द्वारा वर्णित प्रोटोकॉल मनुष्यों में उल्लिखित शास्त्रीय प्रशिक्षण अनुकूलन प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसलिए, यह मध्यम-तीव्रता वाले व्यायाम पर केंद्रित है, जबकि 15 मिनट व्यायाम परीक्षण विधि का उद्देश्य कार्डियोरेस्पिरेटरी फिटनेस का बेहतर मूल्यांकन करने के लिए लगभग अधिकतम प्रयास करना है। यह तब प्राप्त होता है जब परिश्रम का व्यक्तिपरक स्तर अधिकतम हृदय गति13 का लगभग 90% होता है। एक 15 मिनट का व्यायाम परीक्षण धीरे-धीरे परिश्रम के स्तर को बढ़ाकर क्लीनिकों में उपयोग किए जाने वाले परीक्षण की नकल करता है जब तक कि यह अधिकतम न हो। प्रोटोकॉल के उद्देश्यों में अंतर के कारण, परीक्षण जानवरों की व्यायाम आवृत्ति भिन्न होती है। पूल एट अल का वर्णन है कि व्यायाम के कारण बेहतर कार्डियोवैस्कुलर अनुकूलन प्राप्त करने के लिए सूअर सप्ताह में चार बार दौड़ सकते हैं। 15 मिनट का व्यायाम परीक्षण जीन थेरेपी और अन्य नवीन उपचारों की कार्यात्मक प्रभावकारिता का मूल्यांकन करता है, यही कारण है कि आवश्यक आवृत्ति काफी कम है और उपचार की आवश्यकताओं पर निर्भर करती है। इन आवश्यकताओं का एक उदाहरण चित्रा 4 में वर्णित किया गया है।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
लेखक ों ने हितों के टकराव की घोषणा नहीं की है।
Acknowledgments
लेखक पशु कार्य में उनकी सहायता के लिए राष्ट्रीय प्रयोगशाला पशु केंद्र से मिन्ना टोरोनेन, रिइका वेनेन, हेइक्की करहुनेन और इंकेरी नीमी को धन्यवाद देना चाहते हैं। यह अध्ययन फिनिश अकादमी, ईआरसी और कार्डियोरेजेनिक्स ईयू क्षितिज अनुदान द्वारा समर्थित है।
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).
