Summary
Het huidige protocol beschrijft een groot dierinspanningstestmodel om de functionele capaciteit van het cardiovasculaire systeem te beoordelen voor het evalueren van de efficiëntie van nieuwe therapieën in de preklinische setting. Het is vergelijkbaar met een klinische inspanningstest.
Abstract
Ondanks de vooruitgang in behandelingen zijn hart- en vaatziekten wereldwijd nog steeds een van de grootste oorzaken van sterfte en morbiditeit. Op gentherapie gebaseerde therapeutische angiogenese is een veelbelovende aanpak voor de behandeling van patiënten met significante symptomen, ondanks optimale farmacologische therapie en invasieve procedures. Veel veelbelovende cardiovasculaire gentherapietechnieken hebben echter niet voldaan aan de verwachtingen in klinische onderzoeken. Een verklaring is een mismatch tussen preklinische en klinische eindpunten die worden gebruikt om de werkzaamheid te meten. In diermodellen lag de nadruk meestal op gemakkelijk kwantificeerbare eindpunten, zoals het aantal en de oppervlakte van de capillaire vaten berekend op basis van histologische secties. Afgezien van mortaliteit en morbiditeit zijn eindpunten in klinische onderzoeken subjectief, zoals inspanningstolerantie en kwaliteit van leven. De preklinische en klinische eindpunten meten echter waarschijnlijk verschillende aspecten van de toegepaste therapie. Niettemin zijn beide soorten eindpunten nodig om succesvolle therapeutische benaderingen te ontwikkelen. In klinieken is het belangrijkste doel altijd om de symptomen van patiënten te verlichten en hun prognose en kwaliteit van leven te verbeteren. Om betere voorspellende gegevens uit preklinische studies te verkrijgen, moeten eindpuntmetingen beter worden afgestemd op die in klinische studies. Hier introduceren we een protocol voor een klinisch relevante loopbandinspanningstest bij varkens. Deze studie heeft tot doel: (1) een betrouwbare inspanningstest bij varkens te bieden die kan worden gebruikt om de veiligheid en functionele werkzaamheid van gentherapie en andere nieuwe therapieën te evalueren, en (2) de eindpunten tussen preklinische en klinische studies beter op elkaar af te stemmen.
Introduction
Chronische hart- en vaatziekten zijn wereldwijd belangrijke oorzaken van sterfte en morbiditeit 1,2. Hoewel de huidige behandelingen effectief zijn voor de meerderheid van de patiënten, kunnen velen nog steeds niet profiteren van de huidige therapieën vanwege bijvoorbeeld diffuse chronische ziekten of comorbiditeiten. Bovendien worden bij sommige patiënten hartsymptomen niet verlicht door de beschikbare behandelingen en vordert hun hart- en vaatziekte ondanks optimale medische therapie3. Er is dus een duidelijke behoefte aan het ontwikkelen van nieuwe behandelingsopties voor ernstige hart- en vaatziekten.
In de afgelopen jaren zijn nieuwe moleculaire routes en manieren om deze doelen te manipuleren ontdekt, waardoor gentherapie, celtherapie en andere nieuwe therapieën een realistische optie zijn voor de behandeling van ernstige hart- en vaatziekten4. Na veelbelovende preklinische resultaten hebben veel cardiovasculaire toepassingen echter niet voldaan aan de verwachtingen in klinische onderzoeken. Ondanks de slechte werkzaamheid in klinische onderzoeken, hebben verschillende onderzoeken goede veiligheidsprofielen van nieuwe therapieën vastgesteld 5,6,7,8,9. Het brengen van nieuwe cardiovasculaire therapieën naar patiënten vereist dus verbeterde benaderingen en betere preklinische modellen, studie-instellingen en eindpunten in preklinische studies die de klinische werkzaamheid kunnen voorspellen.
In diermodellen lag de nadruk meestal op gemakkelijk kwantificeerbare eindpunten, zoals het aantal en de oppervlakte van capillaire vaten berekend op basis van histologische secties of parameters van beeldvorming van de linkerkamer in rust en onder farmacologische stress. In klinische onderzoeken waren veel eindpunten subjectiever, zoals inspanningstolerantie of symptoomverlichting4. Het is dus waarschijnlijk dat de eindpunten in preklinische studies en klinische studies verschillende aspecten van de toegepaste therapie meten. Een toename van de hoeveelheid bloedvaten correleert bijvoorbeeld niet altijd met een betere perfusie, hartfunctie of inspanningstolerantie. Niettemin zijn beide soorten eindpunten nodig om succesvolle therapeutische benaderingen te ontwikkelen10. Toch is het belangrijkste doel altijd om de symptomen te verlichten en de prognose en kwaliteit van leven van de patiënt te verbeteren. Om dit te bereiken, moeten eindpuntmetingen beter worden afgestemd tussen preklinische en klinische studies4.
Cardiorespiratoire fitness weerspiegelt het vermogen van de bloedsomloop en ademhalingssystemen om zuurstof te leveren tijdens aanhoudende fysieke activiteit, en kwantificeert dus de functionele capaciteit van een individu. Functionele capaciteit is een belangrijke prognostische marker omdat het een sterke onafhankelijke voorspeller is voor het risico op cardiovasculaire en all-cause mortaliteit11. Verbeteringen in cardiorespiratoire fitheid zijn geassocieerd met een verminderd risico op mortaliteit12. Inspanningstesten zijn geschikt voor het evalueren van aerobe prestaties en behandelingsreacties bij hart- en vaatziekten. Afhankelijk van de beschikbaarheid worden tests uitgevoerd op een fietsergometer of een loopband. Een geleidelijke toename van de werklast per minuut wordt meestal gebruikt en abrupte verhogingen worden vermeden; Dit leidt tot een lineaire fysiologische respons. De belangrijkste variabelen in de inspanningstests zijn de totale trainingstijd, bereikte metabole equivalenten (METs), hartslag en veranderingen op een elektrocardiogram (ECG) -lijn tussen het QRS-complex (Q-, R- en S-golven) en T-golf (ST-segment). Klinische stresstests hebben lage kosten en zijn gemakkelijk toegankelijk13. Om deze redenen zijn stresstests, zoals de 6 min looptest, op grote schaal gebruikt in klinieken en moeten ze ook worden gebruikt bij de preklinische evaluatie van nieuwe therapieën.
Voor zover wij weten, zijn er geen goed beschreven grote diermodellen voor het evalueren van de functionele werkzaamheid van gentherapie of andere nieuwe therapieën. Daarom biedt de klinisch relevante inspanningstest een uitstekend perspectief voor het evalueren van de efficiëntie van deze nieuwe therapieën in de preklinische setting.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle experimenten zijn goedgekeurd door de Animal Experiment Board van de Universiteit van Oost-Finland. Dit protocol beschrijft een klinisch relevante loopbandinspanningstest voor varkens om de veiligheid en werkzaamheid van nieuwe therapieën voor hartaandoeningen te evalueren. Vrouwelijke gedomesticeerde varkens met een gewicht van 25-80 kg werden gebruikt voor de huidige studie. De dieren werden verkregen uit een commerciële bron (zie tabel met materialen).
1. Het opzetten van de atletiekbaan
- Stel de atletiekbaan zo in dat dieren maar één kant op kunnen bewegen. Gebruik hekken en luiken om te voorkomen dat de dieren teruggaan. De plattegrond van de atletiekbaan is weergegeven in figuur 1 en een voorbeeld van een atletiekbaan is weergegeven in figuur 2.
- Zorg ervoor dat de loopband (zie Materiaaltabel) voldoende ruimte heeft om hellingsveranderingen mogelijk te maken.
- Zorg ervoor dat de loopband een verstelbare breedte heeft om te voorkomen dat het dier tijdens het rennen draait.
- Gebruik transparant plastic om de voorwand van de loopband te maken. Dit voorkomt dat het dier wegloopt van de loopband, maar laat het dier toch door de muur heen kijken.
OPMERKING: Het is essentieel dat de dieren door de voorwand kunnen kijken, omdat onze ervaring leert dat varkens meer gemotiveerd zijn om te rennen als ze hun medevarkens aan de andere kant van de muur zien. - Plaats een ECG-monitor en defibrillator (zie materiaaltabel) naast de loopband.
OPMERKING: Fatale aritmieën kunnen optreden tijdens de stresstest, vooral als het varken myocardiale ischemieheeft 14,15,16. - Zorg ervoor dat de atletiekbaan een waterpunt bevat waar de dieren kunnen drinken en afkoelen na de run.
2. Aclimatisatieperiode van de varkens vóór de test
- Plaats de dieren 2 weken voordat u met de experimenten begint.
- Zorg er tijdens de 1e week van acclimatisatie voor dat de dieren wennen aan hun handlers en nieuwe huisvestingsomgeving, met uitzondering van de atletiekbaan.
- Zorg er tijdens de 2e week van de acclimatisatieperiode voor dat de dieren wennen aan de atletiekbaan.
- Begin te wennen zodat de dieren vertrouwd raken met de atletiekbaan. Houd eerst alle poorten open, zodat de dieren vrij over het spoor kunnen lopen en de omgeving kunnen verkennen.
- Wanneer de dieren meer vertrouwd zijn met het spoor, zet dan de loopband aan en laat het dier korte periodes achter elkaar rennen, zoals 7 minuten. De lengte van de looptijden moet dagelijks worden verlengd.
OPMERKING: Vergeet niet om de dieren te belonen tijdens de acclimatisatieperiode. Zo werden de varkens in het huidige onderzoek beloond met ongezouten popcorn.
3. De inspanningstest
OPMERKING: Varkens moeten ten minste 2 uur vóór de inspanningstest worden gevast of slechts een kleine portie voedsel krijgen voor de run.
- Zet de loopband aan en stel de helling in op 5%-10%.
- Zodra het dier op de loopband staat, start je de loopband met een startsnelheid van 2 km/u.
- Verhoog de snelheid met 0,5 km/u om de 60 s tot 5 km/u is bereikt. De totale looptijd is 15 min.
- Als het dier niet de hele tijd met de maximale snelheid kan rennen, voert u de onderstaande stappen uit.
- Als het varken niet zo snel loopt als een geselecteerde snelheid, duw het dan voorzichtig van achteren, omdat dit het dier het gevoel kan geven dat het sneller moet rennen zonder te vertragen.
- Probeer het dier maximaal drie keer zachtjes te duwen; Vertraag daarna de snelheid met 0,5 km/u per keer totdat het varken de snelheid aankan. Vertraag niet tot onder de 2 km/u.
- Als het dier weigert om zelfs met een lage snelheid te rennen, schakel dan de loopband uit en stop de test.
4. ECG-monitoring tijdens de inspanningstest
- Plaats ECG-elektroden (zie materiaaltabel) op anatomische locaties met minimale beweging tijdens het hardlopen, zoals schouderbladen of de borstkas.
OPMERKING: Gebruik ECG-elektroden die zijn ontworpen voor inspanningstests om een betere hechting op de huid te bereiken. Vergeet niet om het haar te scheren van het gebied waar de ECG-elektroden worden geplaatst. - Noteer de hartslagveranderingen tijdens het hardlopen.
OPMERKING: Onze ervaring suggereert dat ST-segmentanalyses vaak ingewikkeld zijn vanwege beweging en andere artefacten. Ritmemonitoring kan ook worden uitgevoerd met behulp van een implanteerbare lusrecorder of pacemaker.
5. Gegevensverzameling
- Noteer de hardloopafstand, totale tijd en snelheid telkens wanneer de snelheid wordt gewijzigd.
OPMERKING: Moderne loopbanden kunnen veel andere gegevens verzamelen, dus het is essentieel om vertrouwd te raken met de handleiding van de loopband om het volledige potentieel van de apparatuur te benutten. - Let op mogelijke veranderingen in het gedrag van dieren, zoals mank lopen.
OPMERKING: Neem indien nodig contact op met een dierenarts en zorg ervoor dat het dier de nodige analgesie krijgt. Verwijder het dier van toekomstige oefeningen totdat het volledig is hersteld.
6. Post-procedurele zorg
- Zorg ervoor dat het dier toegang heeft tot het waterpunt.
- Beloon het dier bijvoorbeeld met traktaties of speelgoed.
- Controleer het dier gedurende 30 minuten na de run op mogelijke bijwerkingen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Men moet ervaring hebben met het werken met grote dieren om te slagen met dit protocol. Onderzoekers moeten kunnen evalueren of een dier stopt met rennen vanwege vermoeidheid of gebrek aan motivatie. Het registreren van de snelheid en afstand kan helpen om dit te evalueren, omdat dieren zonder motivatie meestal helemaal stoppen met rennen, terwijl vermoeide dieren blijven rennen nadat ze de snelheid hebben vertraagd (figuur 3). Indien nodig kan het protocol de volgende dag worden herhaald als de resultaten onbetrouwbaar lijken.
Een representatieve tijdlijn voor met adeno-geassocieerd virus (AAV) behandelde dieren is weergegeven in figuur 4. De tijdlijn kan variëren afhankelijk van de onderzoeksinstelling, vooral met betrekking tot het opofferingstijdpunt. Let op de acclimatisatieperiode bij het plannen van de experimenten.
De resultaten kunnen worden vergeleken met andere orgaanstructuur- en functiemetingen, zoals cardiale echo, om te zien hoe inspanningstolerantie zich verhoudt tot deze andere metingen. De verandering in loopafstand correleert bijvoorbeeld met de verandering in ejectiefractie. Met een lage ejectiefractie kan een dier tijdens de inspanningstest niet op volle snelheid rennen (figuur 5). Geanalyseerde variabelen kunnen verschillen, afhankelijk van de onderzoeksinstellingen. Dit protocol maakt de vergelijking van de totale loopafstand, snelheidsvariatie, METs, hartslagvariatie en aritmieën mogelijk.
Het ECG wordt geregistreerd tijdens de inspanningstest (figuur 6). ST-segmentanalyse is moeilijk vanwege artefacten. Veranderingen in hartslagintervallen kunnen worden gemeten aan de hand van het ECG tijdens de inspanningstest.
Figuur 1: Plattegrond van de atletiekbaan. De plaats voor dieren die niet rennen, is gemarkeerd met (A). Eén dier tegelijk wordt door een gang (B) naar de loopband [zone (C)] geleid. De poort tussen de zones (A) en (B) is gesloten om ervoor te zorgen dat slechts één dier tegelijk naar de renbaan gaat en de andere dieren in zone (A) blijven. Het is essentieel dat andere dieren in zone (A) blijven, omdat het dier op de loopband de andere dieren in zone (A) kan zien, wat hen motiveert om te rennen. De poort tussen de loopband en zone (B) is gesloten om ervoor te zorgen dat het dier zich niet kan terugtrekken van de loopband. De loopband wordt bediend vanuit zone (D) en het dier wordt na de run teruggebracht naar zone (A) via zone (D). In het onderhavige geval is een waterpunt waar dieren kunnen drinken en afkoelen na de ren geïnstalleerd in zone (A). Symbolen: zwarte pijlen geven de draairichting aan en kwartcirkels geven poorten aan. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Representatieve beelden van de atletiekbaan . (A) Het belang van slechts één beschikbare route voor de dieren. (B) De loopband, die een verstelbare breedte moet hebben om te voorkomen dat dieren tijdens het rennen draaien. (C) Een afgesloten ruimte die bedoeld is voor een ander dier dan het rennende dier. Dieren zijn meer gemotiveerd om te rennen als ze een lid van hun soort zien. D) Een voorbeeld van een waterpunt voor de dieren waar de dieren na de stresstest kunnen afkoelen en drinken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Loopafstand en snelheid . (A) Representatieve gegevens van de totale loopafstanden van vier gezonde varkens. De gemiddelde totale loopafstand voor de proefdieren bedroeg 970 m en de standaardafwijking van de totale afstanden was 80 m. (B) Gegevens over snelheidsvariatie tussen varkens. De snelheid wordt met tussenpozen van 0,5 km/u verlaagd totdat het varken de snelheid aankan. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: Representatieve tijdlijn. Houd er rekening mee dat de tijdspunten kunnen variëren tussen de onderzoeken. Het is echter opmerkelijk dat dieren 3 weken voor aanvang van het experiment in het proefdiercentrum moeten aankomen vanwege de acclimatisatieperiode. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5: Correlatie van de loopafstand met de verandering in ejectiefractie. Correlatie van de verandering in loopafstand met de verandering in ejectiefractie. De ejectiefractie in rust werd gemeten met de Biplane Simpon-methode. De verandering in ejectiefractie ten opzichte van de baseline correleert met de verandering in de loopafstand van varkens met pacemaker-geïnduceerd hartfalen, met r = 0,2831, p = 0,0284 en R2 = 0,0801. Ondanks de lage r en R2 heeft de verandering in het linkerventrikel ejectiefractiepercentage (LVEF%) de neiging om de loopafstanden te beïnvloeden. Het is belangrijk op te merken dat verschillende factoren de gemeten variabelen beïnvloeden en de resultaten beïnvloeden. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 6: Representatieve ECG-tapes van een gezond varken. Het bovenste ECG-paneel toont een ECG 3 min na het begin van de inspanningstest. De onderste ECG-strip toont een ECG na 10 minuten hardlopen. Het ECG kan worden gebruikt om de verschillen in de hartslag van de proefdieren te evalueren. De hartslag van het bovenste ECG-paneel is 176 slagen per minuut en op de onderste ECG-strip is 250 slagen per minuut. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deze grote diertest bootst de test na die in klinieken wordt gebruikt, waardoor de kloof in eindpunten tussen de preklinische studies en klinische onderzoeken wordt verkleind. Het kan worden toegepast om de werkzaamheid van nieuwe behandelingen voor ernstige hart- en vaatziekten, zoals arteriosclerose obliterans, hartfalen en ischemische hartziekten te evalueren. De tijdstippen die in dit protocol worden toegepast, kunnen variëren afhankelijk van de geteste behandeling. Dit protocol is gestandaardiseerd op basis van een lange ervaring met het werken met grote dieren en kan worden gebruikt om de veiligheid en werkzaamheid van cardiovasculaire gentherapie en andere nieuwe therapeutische benaderingen te evalueren.
Het varkenshart en het cardiovasculaire systeem zijn vergelijkbaar met de menselijke fysiologie, anatomie en functie. Daarom zijn varkens vaak gebruikt om mechanismen voor hart- en vaatziekten en therapeutische procedures te modelleren17. De follow-uptijd in onze varkensstudies was maximaal 12 maanden18; Het omgaan met de dieren wordt echter steeds uitdagender naarmate ze groeien tijdens de lange follow-upperioden.
Deze methode bestaat uit verschillende kritische stappen, die essentieel zijn voor het succes van de test en achteraf onmogelijk te corrigeren zijn. Ten eerste hebben varkens individuele verschillen in hun loopmotivatie. Het is essentieel om dieren gemotiveerd te krijgen om te rennen en voldoende motivatie te behouden tijdens de test. Dit zorgt ervoor dat alle tijdstippen vergelijkbaar zijn. Het handhaven van de loopmotivatie van varkens vereist specifieke kennis van hun individuele gedragskenmerken. De dieren moeten vóór de inspanningstest aan de loopband en de testomgeving worden gewend. Varkens worden geleerd om op de loopband te gaan en hun succesvolle prestaties worden beloond. Een andere manier om hun loopmotivatie te vergroten is om andere proefdieren in het gezichtsveld van de hardloper te houden.
Het vermijden van typische anatomische gebreken, zoals verschillende beenproblemen, is belangrijk. De meest voorkomende anatomische gebreken zijn hoefziekten, aangeboren misvormingen van ledematen en problemen veroorzaakt door ongevallen, zoals scheuren, scapulaire verwondingen, fracturen en wonden. Deze zijn meestal te wijten aan habitats, ongelukken, erfelijke factoren en afwijkingen bij het voeren19. Een zwakte in de benen leidt tot ongecoördineerd lopen, waardoor het bijwonen van inspanningstests onmogelijk wordt. Ook als tijdens het onderzoek beenzwakte optreedt, moet het dier van de test worden uitgesloten. Pootproblemen kunnen worden voorkomen door varkens te kiezen met intacte pootstructuren. Tijdens het onderzoek kunnen beenblessures worden voorkomen door goede omstandigheden in de varkensstal. Harde, corrosieve oppervlakken moeten worden vermeden en de algemene hygiëne moet worden gehandhaafd. Varkens moeten matig worden gevoerd, zodat ze niet te snel aankomen, omdat dit hun benen belast. Bovendien moeten varkens zorgvuldig in hun hokken worden geplaatst om ongelukken te voorkomen en moeten ze voldoende stimuli hebben, zoals speelgoed, zodat hun kauwen niet op andere varkens is gericht.
Tijdens de inspanningstest werd het ECG opgenomen met een 3-lead ECG of implanteerbare looprecorder. Het is niet zo nauwkeurig als een 12-afleidingen ECG, maar kan nog steeds meerdere variabelen beoordelen, zoals aritmieën en hartslag. Verschillende soorten fouten en verstoringen kunnen ECG's vervalsen. Verkeerd aangesloten elektroden, slecht contact tussen de huid en elektroden en samentrekkingen van de skeletspieren kunnen bijvoorbeeld fouten veroorzaken. De elektroden moeten gedurende de hele test stevig op hun plaats blijven. Dit is een uitdaging omdat de huid opwarmt en zweet tijdens het hardlopen. Het contact tussen de huid en elektroden kan worden verbeterd door haar te scheren, te desinfecteren en dode huidcellen te verwijderen. Ook veroorzaakt de beweging van spieren artefacten die ECG's beïnvloeden13. Dit kan de interpretatie van ST-segmenten op de proef stellen. Bovendien kunnen ECG-kabels het hardlopen verstoren. Deze problemen kunnen echter worden verminderd door de ECG-kabels stevig op de huid te tikken. ECG's kunnen ook worden geregistreerd met een implanteerbare looprecorder of pacemaker. Het gebruik van een implanteerbare lusrecorder lost veel problemen op die 3-afleidingen ECG-gebruik heeft. Het installeren van de implanteerbare lusrecorder is echter een invasieve operatie met risico's, zoals infecties.
Onderzoekers moeten het gedrag van dieren tijdens de test observeren om de algehele veiligheid van de procedure te waarborgen. Uitputting, ernstige vermoeidheid, misselijkheid, bewustzijnsverlies, ernstige kortademigheid of cyanotische huid zijn bijvoorbeeld redenen om de inspanningstest te beëindigen. Ook moeten onderzoekers veranderingen in het ECG observeren, zoals aritmieën. Met goed opgeleid personeel en voldoende ervaring met het werken met grote dieren, kan het huidige oefenprotocol echter routinematig worden gebruikt in preklinische studies om klinisch relevante gegevens te produceren die de klinische overgang van nieuwe therapeutische benaderingen succesvoller moeten maken met betrekking tot klinische voordelen voor de patiënten.
Poole et al.20 hebben richtlijnen gepubliceerd voor dieroefeningen en trainingsprotocollen voor cardiovasculaire studies. In deze protocollen oefenen varkens ongeveer 30 minuten na het opwarmen op een loopband. Gedurende deze 30 minuten is de doelhartslagzone voor de proefdieren 65%-75% van de maximale hartslag. De hartslag wordt aangepast door de snelheid of de helling van de loopband te veranderen. Het protocol van Poole et al. en de 15 minuten durende inspanningstest die in dit manuscript wordt gepresenteerd, hebben meerdere overeenkomsten, zoals de acclimatisatieperiode, loopbandvereisten, het gewicht van geselecteerde proefdieren en positieve bekrachtiging door het dier na de oefening te belonen. In beide protocollen kunnen de proefdieren de capaciteit van de loopband ontgroeien, waardoor de follow-uptijd wordt beperkt.
Het belangrijkste verschil tussen het door Poole et al. beschreven protocol en de inspanningstest die in dit manuscript wordt gepresenteerd, is het doel van de test. Het protocol beschreven door Poole et al. is ontworpen om klassieke trainingsaanpassingen uit te lokken die bij mensen zijn opgemerkt. Daarom richt het zich op matige intensiteitsoefeningen, terwijl de 15 minuten durende inspanningstestmethode gericht is op een bijna maximale inspanning om de cardiorespiratoire fitheid beter te evalueren. Dit wordt bereikt wanneer het subjectieve inspanningsniveau ongeveer 90% van de maximale hartslag13 is. Een inspanningstest van 15 minuten bootst de test na die in klinieken wordt gebruikt door het inspanningsniveau geleidelijk te verhogen totdat het bijna maximaal is. Door het verschil in de doelstellingen van de protocollen verschilt de beweegfrequentie van de proefdieren. Poole et al. beschrijven dat varkens tot vier keer per week kunnen rennen om betere cardiovasculaire aanpassingen te bereiken die worden veroorzaakt door lichaamsbeweging. De 15 minuten durende inspanningstest evalueert de functionele werkzaamheid van gentherapie en andere nieuwe therapieën, daarom is de vereiste frequentie aanzienlijk lager en afhankelijk van de vereisten van de behandeling. Een voorbeeld van deze eisen is beschreven in figuur 4.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs verklaren geen belangenverstrengeling te hebben.
Acknowledgments
De auteur wil Minna Törrönen, Riikka Venäläinen, Heikki Karhunen en Inkeri Niemi van het National Laboratory Animal Center bedanken voor hun hulp bij dierenwerk. Deze studie wordt ondersteund door de Finnish Academy, ERC en CardioReGenix EU Horizon grant.
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).
