Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Genetics

Тест с физической нагрузкой для оценки функциональной эффективности сердечно-сосудистой системы свиньи

Published: May 12, 2023 doi: 10.3791/65233
* These authors contributed equally

Summary

В настоящем протоколе описана модель теста с физической нагрузкой на крупных животных для оценки функциональной способности сердечно-сосудистой системы для оценки эффективности новых методов лечения в доклинических условиях. Это сравнимо с клиническим тестом с физической нагрузкой.

Abstract

Несмотря на прогресс в лечении, сердечно-сосудистые заболевания по-прежнему являются одной из основных причин смертности и заболеваемости во всем мире. Терапевтический ангиогенез на основе генной терапии является перспективным подходом к лечению пациентов со значительными симптомами, несмотря на оптимальную фармакологическую терапию и инвазивные процедуры. Тем не менее, многие многообещающие методы сердечно-сосудистой генной терапии не оправдали ожиданий в клинических испытаниях. Одним из объяснений является несоответствие между доклиническими и клиническими конечными точками, используемыми для измерения эффективности. В моделях на животных акцент обычно делался на легко поддающихся количественной оценке конечных точках, таких как количество и площадь капиллярных сосудов, рассчитанных по гистологическим срезам. Помимо смертности и заболеваемости, конечные точки в клинических испытаниях субъективны, такие как толерантность к физической нагрузке и качество жизни. Тем не менее, доклинические и клинические конечные точки, вероятно, измеряют различные аспекты применяемой терапии. Тем не менее, оба типа конечных точек необходимы для разработки успешных терапевтических подходов. В клиниках главной целью всегда является облегчение симптомов пациентов и улучшение их прогноза и качества жизни. Чтобы получить более точные прогностические данные доклинических исследований, конечные точки должны быть лучше согласованы с измерениями в клинических исследованиях. Здесь мы представляем протокол клинически значимого теста с физической нагрузкой на беговой дорожке у свиней. Это исследование направлено на: (1) обеспечение надежного теста с физической нагрузкой на свиньях, который можно использовать для оценки безопасности и функциональной эффективности генной терапии и других новых методов лечения, и (2) лучшее соответствие конечным точкам между доклиническими и клиническими исследованиями.

Introduction

Хронические сердечно-сосудистые заболевания являются основными причинами смертности и заболеваемости во всем мире 1,2. Несмотря на то, что современные методы лечения эффективны для большинства пациентов, многие по-прежнему не могут извлечь выгоду из современных методов лечения, например, из-за диффузного хронического заболевания или сопутствующих заболеваний. Кроме того, у некоторых пациентов сердечные симптомы не облегчаются доступными методами лечения, и их сердечно-сосудистые заболевания прогрессируют, несмотря на оптимальную медикаментозную терапию3. Таким образом, существует очевидная необходимость в разработке новых вариантов лечения тяжелых сердечно-сосудистых заболеваний.

За последние несколько лет были открыты новые молекулярные пути и способы манипулирования этими мишенями, что сделало генную терапию, клеточную терапию и другие новые методы лечения реалистичным вариантом лечения тяжелых сердечно-сосудистых заболеваний4. Однако после многообещающих доклинических результатов многие сердечно-сосудистые приложения не оправдали ожиданий в клинических испытаниях. Несмотря на низкую эффективность в клинических испытаниях, несколько исследований установили хорошие профили безопасности новых методов лечения 5,6,7,8,9. Таким образом, внедрение новых методов лечения сердечно-сосудистых заболеваний для пациентов потребует улучшенных подходов и лучших доклинических моделей, условий исследования и конечных точек в доклинических исследованиях, которые могут предсказать клиническую эффективность.

На животных моделях акцент обычно делался на легко поддающихся количественной оценке конечных точках, таких как количество и площадь капиллярных сосудов, рассчитанные по гистологическим срезам или параметрам визуализации левого желудочка в состоянии покоя и в условиях фармакологического стресса. В клинических испытаниях многие конечные точки были более субъективными, например, толерантность к физической нагрузке или облегчение симптомов4. Таким образом, вполне вероятно, что конечные точки в доклинических исследованиях и клинических испытаниях измеряют различные аспекты применяемой терапии. Например, увеличение количества кровеносных сосудов не всегда коррелирует с улучшением перфузии, сердечной функции или толерантности к физической нагрузке. Тем не менее, для разработки успешных терапевтических подходов необходимы оба типа конечных точек10. Тем не менее, главная цель всегда состоит в том, чтобы облегчить симптомы и улучшить прогноз и качество жизни пациента. Для достижения этой цели конечные измерения должны быть лучше согласованы между доклиническими и клиническими исследованиями4.

Кардиореспираторная пригодность отражает способность кровеносной и дыхательной систем обеспечивать кислород во время длительной физической активности и, таким образом, количественно определяет функциональную способность человека. Функциональная способность является ключевым прогностическим маркером, поскольку она является сильным независимым предиктором риска сердечно-сосудистой смертности и смертности от всех причин11. Улучшение кардиореспираторной подготовленности связано со снижением риска смертности12. Тесты с физической нагрузкой подходят для оценки аэробной работоспособности и реакции на лечение сердечно-сосудистых заболеваний. В зависимости от наличия, тесты проводятся на велоэргометре или беговой дорожке. Обычно используется постепенное увеличение рабочей нагрузки в минуту, а резких повышений избегают; Это приводит к линейной физиологической реакции. Наиболее важные переменные в тестах с физической нагрузкой включают общее время тренировки, достигнутые метаболические эквиваленты (MET), частоту сердечных сокращений и изменения на линии электрокардиограммы (ЭКГ) между комплексом QRS (зубцы Q, R и S) и зубцом T (сегмент ST). Клинические стресс-тесты имеют низкую стоимость и легко доступны13. По этим причинам стресс-тесты, такие как тест на 6-минутную ходьбу, широко используются в клиниках и также должны использоваться в доклинической оценке новых методов лечения.

Насколько нам известно, не существует хорошо описанных моделей крупных животных для оценки функциональной эффективности генной терапии или других новых методов лечения. Таким образом, клинически значимый тест с физической нагрузкой обеспечивает отличную перспективу для оценки эффективности этих новых методов лечения в доклинических условиях.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все эксперименты одобрены Советом по экспериментам на животных Университета Восточной Финляндии. В этом протоколе описывается клинически значимый тест с физической нагрузкой на беговой дорожке для свиней для оценки безопасности и эффективности новых методов лечения сердечных заболеваний. Для настоящего исследования использовались самки домашних свиней весом 25-80 кг. Животные были получены из коммерческого источника (см. Таблицу материалов).

1. Настройка беговой дорожки

  1. Обустройте беговую дорожку так, чтобы животные могли двигаться только в одну сторону. Используйте ворота и люки, чтобы животные не могли вернуться назад. Поэтажный план беговой дорожки показан на рисунке 1, а пример беговой дорожки — на рисунке 2.
  2. Убедитесь, что на беговой дорожке (см. Таблицу материалов) достаточно места для изменения наклона.
  3. Убедитесь, что беговая дорожка имеет регулируемую ширину, чтобы животное не поворачивалось во время бега.
  4. Используйте прозрачный пластик, чтобы сделать переднюю стенку беговой дорожки. Это не дает животному убежать от беговой дорожки, но при этом позволяет животному видеть сквозь стену.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Очень важно, чтобы животные могли видеть через переднюю стену, так как наш опыт показывает, что свиньи более мотивированы бежать, если они видят своих собратьев-свиней по другую сторону стены.
  5. Разместите монитор ЭКГ и дефибриллятор (см. Таблицу материалов) рядом с беговой дорожкой.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Фатальные аритмии могут возникнуть во время стресс-теста, особенно если у свиньи ишемия миокарда14,15,16.
  6. Убедитесь, что беговая дорожка включает в себя точку водоснабжения, где животные могут пить и охлаждаться после пробежки.

2. Период акклиматизации свиней перед испытанием

  1. Размещайте животных в течение 2 недель перед началом экспериментов.
  2. В течение 1-й недели акклиматизации убедитесь, что животные привыкли к своим дрессировщикам и новым условиям содержания, исключая беговую дорожку.
  3. В течение 2-й недели акклиматизационного периода следите за тем, чтобы животные привыкли к беговой дорожке.
  4. Начинайте приучивать так, чтобы животные освоились с беговой дорожкой. Во-первых, держите все ворота открытыми, чтобы животные могли свободно ходить по дорожке и исследовать окружающую среду.
  5. Когда животные лучше освоились с трассой, включите беговую дорожку и дайте животному бегать в течение коротких периодов времени, например, 7 минут. Продолжительность бега должна увеличиваться ежедневно.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Не забывайте вознаграждать животных в период акклиматизации. Например, свиньи были вознаграждены несоленым попкорном в настоящем исследовании.

3. Тест с физической нагрузкой

ПРИМЕЧАНИЕ: Свиньи должны голодать не менее чем за 2 часа до теста с физической нагрузкой или давать только крошечную порцию пищи перед пробежкой.

  1. Включите беговую дорожку и установите наклон на 5%-10%.
  2. Как только животное окажется на беговой дорожке, запускайте беговую дорожку со стартовой скоростью 2 км/ч.
  3. Увеличивайте скорость на 0,5 км/ч каждые 60 с, пока не достигнете 5 км/ч. Продолжительность спектакля 15 мин.
  4. В случае, если животное не может бежать все время на максимальной скорости, выполните следующие действия.
    1. Если свинья бежит не так быстро, как выбранная скорость, осторожно подтолкните ее со спины, так как это может дать животному ощущение, что ему нужно бежать быстрее, не замедляясь.
    2. Попробуйте осторожно толкнуть животное максимум три раза; После этого снижайте скорость на 0,5 км/ч за раз, пока свинья не справится со скоростью. Не снижайте скорость ниже 2 км/ч.
    3. Если животное отказывается бежать даже на медленной скорости, выключите беговую дорожку и остановите испытание.

4. Мониторинг ЭКГ во время нагрузочного теста

  1. Поместите электроды ЭКГ (см. Таблицу материалов) в анатомические места, которые имеют минимальное движение во время бега, такие как лопатки или грудная клетка.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте электроды ЭКГ, предназначенные для тестов с физической нагрузкой, чтобы добиться лучшей адгезии к коже. Не забудьте сбрить волосы в области, где будут размещены электроды ЭКГ.
  2. Записывайте изменения частоты сердечных сокращений во время бега.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Наш опыт показывает, что анализ сегментов ST часто усложняется из-за движения и других артефактов. Мониторинг ритма также может быть выполнен с помощью имплантируемого петлевого регистратора или кардиостимулятора.

5. Сбор данных

  1. Записывайте дистанцию бега, общее время и скорость каждый раз, когда скорость меняется.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Современные беговые дорожки могут собирать много других данных, поэтому важно ознакомиться с руководством по беговой дорожке, чтобы использовать весь потенциал оборудования.
  2. Обратите внимание на возможные изменения в поведении животных, такие как хромота.
    ПРИМЕЧАНИЕ: При необходимости обратитесь к ветеринару и убедитесь, что животное получает необходимую анальгезию. Отстраняйте животное от будущих упражнений до полного выздоровления.

6. Послепроцедурный уход

  1. Убедитесь, что у животного есть доступ к точке водоснабжения.
  2. Вознаграждайте животное, например, лакомствами или игрушками.
  3. Наблюдайте за животным в течение 30 минут после пробежки на предмет возможных побочных эффектов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Нужно иметь опыт работы с крупными животными, чтобы добиться успеха с этим протоколом. Исследователи должны быть в состоянии оценить, перестает ли животное бегать из-за усталости или отсутствия мотивации. Запись скорости и расстояния может помочь оценить это, так как обычно животные без мотивации полностью перестают бегать, тогда как усталые животные продолжают бежать после замедления скорости (рис. 3). При необходимости протокол можно повторить на следующий день, если результаты покажутся недостоверными.

Репрезентативная временная шкала для животных, получавших аденоассоциированный вирус (AAV), показана на рисунке 4. Сроки могут варьироваться в зависимости от условий исследования, особенно в отношении времени жертвоприношения. Обратите внимание на период акклиматизации при планировании экспериментов.

Результаты можно сравнить с другими измерениями структуры и функции органов, такими как эхо сердца, чтобы увидеть, как толерантность к физической нагрузке связана с этими другими измерениями. Например, изменение дистанции бега коррелирует с изменением фракции выброса. При низкой фракции выброса животное не может бежать на полной скорости на протяжении всего теста с физической нагрузкой (рис. 5). Анализируемые переменные могут отличаться в зависимости от условий исследования. Этот протокол позволяет сравнивать общую дистанцию бега, изменение скорости, меты, изменение частоты сердечных сокращений и аритмии.

ЭКГ записывается во время теста с физической нагрузкой (рис. 6). Анализ сегментов ST затруднен из-за артефактов. Изменения интервалов частоты сердечных сокращений можно измерить по ЭКГ на протяжении всего теста с физической нагрузкой.

Figure 1
Рисунок 1: Поэтажный план беговой дорожки. Место, где животные не бегают, обозначено знаком (А). Одно животное за раз направляется на беговую дорожку [зона (C)] через коридор (B). Ворота между зонами (А) и (В) закрыты, чтобы гарантировать, что только одно животное одновременно выходит на беговую дорожку, а другие животные остаются в зоне (А). Важно, чтобы другие животные оставались в зоне (А), так как животное на беговой дорожке может видеть других животных в зоне (А), что мотивирует их бежать. Ворота между беговой дорожкой и зоной (B) закрыты, чтобы животное не могло отступить от беговой дорожки. Беговая дорожка управляется из зоны (D), а животное возвращается в зону (A) через зону (D) после пробежки. В данном случае в зоне (А) устанавливается точка водоснабжения, где животные могут пить и охлаждаться после пробега. Символы: черные стрелки указывают направление вращения, а четвертные круги обозначают ворота. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Репрезентативные изображения беговой дорожки . (А) Важность только одного доступного маршрута для животных. (B) Беговая дорожка, которая должна иметь регулируемую ширину, чтобы животные не поворачивались во время бега. (C) Закрытое пространство, предназначенное для другого животного в дополнение к бегущему животному. Животные более мотивированы бежать, когда видят представителя своего вида. (D) Пример точки водоснабжения для животных, где животные могут охладиться и напиться после стресс-теста. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Дистанция бега и скорость . (A) Репрезентативные данные об общем количестве беговых дистанций четырех здоровых свиней. Средняя общая дистанция бега для подопытных животных составила 970 м, а стандартное отклонение общего расстояния составило 80 м. (B) Данные о разнице скорости между свиньями. Скорость замедляется с интервалом 0,5 км/ч до тех пор, пока свинья не справится со скоростью. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4: Репрезентативная временная шкала. Обратите внимание, что временные точки могут варьироваться между исследованиями. Однако примечательно, что животные должны прибыть в центр лабораторных животных за 3 недели до начала эксперимента из-за периода акклиматизации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 5
Рисунок 5: Корреляция пробега с изменением фракции выброса. Корреляция изменения дистанции бега с изменением фракции выброса. Фракцию выброса в состоянии покоя измеряли методом биплана Симпона. Изменение фракции выброса по сравнению с исходным уровнем коррелирует с изменением дистанции бега свиней с сердечной недостаточностью, вызванной кардиостимулятором, с r = 0,2831, p = 0,0284 и R2 = 0,0801. Несмотря на низкие r иR2, изменение процента фракции выброса левого желудочка (ФВЛЖ) имеет тенденцию влиять на дистанцию бега. Важно отметить, что на измеряемые переменные влияют несколько факторов, влияющих на результаты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 6
Рисунок 6: Репрезентативные ЭКГ-тейпы здоровой свиньи. Верхняя панель ЭКГ показывает ЭКГ через 3 минуты после начала теста с физической нагрузкой. Нижняя полоска ЭКГ показывает ЭКГ после бега в течение 10 минут. ЭКГ может быть использована для оценки различий в частоте сердечных сокращений подопытных животных. Частота сердечных сокращений верхней панели ЭКГ составляет 176 ударов в минуту, а на нижней полоске ЭКГ — 250 ударов в минуту. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Этот тест с физической нагрузкой на крупных животных имитирует тест, используемый в клиниках, сокращая разрыв в конечных точках между доклиническими исследованиями и клиническими испытаниями. Он может быть применен для оценки эффективности новых методов лечения тяжелых сердечно-сосудистых заболеваний, таких как облитерирующий атеросклероз, сердечная недостаточность и ишемическая болезнь сердца. Временные точки, применяемые в этом протоколе, могут варьироваться в зависимости от тестируемого лечения. Этот протокол был стандартизирован на основе многолетнего опыта работы с крупными животными и может быть использован для оценки безопасности и эффективности сердечно-сосудистой генной терапии и других новых терапевтических подходов.

Сердце и сердечно-сосудистая система свиньи похожи на физиологию, анатомию и функции человека. Поэтому свиньи часто использовались для моделирования механизмов сердечно-сосудистых заболеваний и терапевтических процедур17. Время наблюдения в наших исследованиях свиней составляло до 12 месяцев18; Тем не менее, обращение с животными становится все более сложным по мере того, как они растут в течение длительных периодов наблюдения.

Этот метод состоит из различных критических шагов, которые необходимы для успеха теста и не могут быть исправлены впоследствии. Во-первых, свиньи имеют индивидуальные различия в мотивации бега. Очень важно мотивировать животных бегать и поддерживать достаточную мотивацию на протяжении всего теста. Это гарантирует, что все моменты времени сопоставимы. Поддержание мотивации свиней к бегу требует специфических знаний об их индивидуальных поведенческих особенностях. Животные должны быть акклиматизированы к беговой дорожке и тестовой среде перед нагрузкой. Свиней учат ходить на беговую дорожку, а их успешные выступления вознаграждаются. Еще один способ повысить их мотивацию к бегу — держать в поле зрения бегуна других подопытных животных.

Важно избегать типичных анатомических недостатков, таких как различные проблемы с ногами. Наиболее распространенными анатомическими дефектами являются заболевания копыт, врожденные деформации конечностей и проблемы, вызванные несчастными случаями, такие как рваные раны, травмы лопатки, переломы и раны. В основном это связано с местами обитания, несчастными случаями, наследственными факторами и отклонениями в кормлении19. Слабость в ногах приводит к нескоординированной ходьбе, что делает невозможным посещение тестов с физической нагрузкой. Также, если во время исследования появляется слабость в ногах, животное необходимо исключить из теста. Проблем с ногами можно избежать, выбирая свиней с неповрежденной структурой ног. Во время исследования травмы ног можно предотвратить, имея хорошие условия в свинарнике. Следует избегать твердых, агрессивных поверхностей и соблюдать общую гигиену. Свиней необходимо кормить умеренно, чтобы они не слишком быстро набирали вес, так как это напрягает их ноги. Кроме того, свиньи должны быть помещены в свои загоны осторожно, чтобы избежать несчастных случаев, и у них должно быть достаточно стимулов, таких как игрушки, чтобы их жевание не было направлено на других свиней.

Во время теста с нагрузкой ЭКГ записывалась с помощью ЭКГ в 3 отведениях или имплантируемого петлевого регистратора. Он не так точен, как ЭКГ в 12 отведениях, но все же может оценить несколько переменных, таких как аритмии и частота сердечных сокращений. Несколько типов ошибок и нарушений могут фальсифицировать ЭКГ. Например, неправильно подключенные электроды, плохой контакт между кожей и электродами, сокращения скелетных мышц могут привести к ошибкам. Электроды должны оставаться на месте на протяжении всего теста. Это сложно, так как кожа нагревается и потеет во время бега. Контакт между кожей и электродами можно улучшить путем бритья волос, дезинфекции и удаления омертвевших клеток кожи. Также движение мышц вызывает артефакты, влияющие на ЭКГ13. Это может поставить под сомнение интерпретацию сегментов ST. Кроме того, отведения ЭКГ могут мешать бегу. Однако эти проблемы можно уменьшить, плотно постучав по отведению ЭКГ на коже. ЭКГ также может быть зарегистрирована с помощью имплантируемого петлевого регистратора или кардиостимулятора. Использование имплантируемого петлевого регистратора решает многие проблемы, связанные с использованием ЭКГ в 3 отведениях. Однако установка имплантируемого петлевого регистратора является инвазивной операцией с рисками, такими как инфекции.

Исследователи должны наблюдать за поведением животных на протяжении всего теста, чтобы обеспечить общую безопасность процедуры. Например, истощение, сильная усталость, тошнота, потеря сознания, сильная одышка или синюшная кожа являются причинами прекращения теста с физической нагрузкой. Кроме того, исследователи должны наблюдать изменения на ЭКГ, такие как аритмии. Тем не менее, при наличии хорошо обученного персонала и достаточного опыта работы с крупными животными текущий протокол упражнений может регулярно использоваться в доклинических исследованиях для получения клинически значимых данных, которые должны сделать клинический переход новых терапевтических подходов более успешным с точки зрения клинической пользы для пациентов.

Poole et al.20 опубликовали рекомендации по физическим упражнениям и протоколам тренировок на животных для сердечно-сосудистых исследований. В этих протоколах свиньи тренируются на беговой дорожке в течение примерно 30 минут после разминки. В течение этих 30 минут целевая зона частоты сердечных сокращений для подопытных животных составляет 65-75% от максимальной частоты сердечных сокращений. Частота сердечных сокращений изменяется либо путем изменения скорости, либо наклона беговой дорожки. Протокол Пула и др. и 15-минутный тест с физической нагрузкой, представленные в этой рукописи, имеют множество сходств, таких как период акклиматизации, требования к беговой дорожке, вес выбранных испытуемых животных и положительное подкрепление путем вознаграждения животного после упражнения. В обоих протоколах подопытные животные могут перерасти возможности беговой дорожки, что ограничивает время наблюдения.

Основное различие между протоколом, описанным Пулом и др., и нагрузочным тестом, представленным в этой рукописи, заключается в цели тестирования. Протокол, описанный Пулом и др., предназначен для выявления классических адаптаций к обучению, отмеченных у людей. Таким образом, основное внимание уделяется упражнениям умеренной интенсивности, тогда как метод 15-минутного теста с физической нагрузкой направлен на то, чтобы приложить почти максимальные усилия для лучшей оценки кардиореспираторной выносливости. Это достигается, когда субъективный уровень нагрузки составляет примерно 90% от максимальной частоты сердечных сокращений13. 15-минутный тест с физической нагрузкой имитирует тест, используемый в клиниках, постепенно увеличивая уровень нагрузки до тех пор, пока он не станет почти максимальным. Из-за разницы в целях протоколов частота упражнений подопытных животных различается. Пул и др. описывают, что свиньи могут бегать до четырех раз в неделю, чтобы достичь лучшей сердечно-сосудистой адаптации, вызванной физическими упражнениями. 15-минутный тест с физической нагрузкой оценивает функциональную эффективность генной терапии и других новых методов лечения, поэтому требуемая частота значительно ниже и зависит от требований лечения. Пример этих требований приведен на рисунке 4.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Acknowledgments

Автор благодарит Минну Тёррёнен, Рийкку Веняляйнен, Хейкки Кархунен и Инкери Ниеми из Национального центра лабораторных животных за их помощь в работе с животными. Это исследование поддержано Финской академией, ERC и грантом CardioReGenix EU Horizon.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Virani, S., et al. Heart disease and stroke statistics-2020 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 141 (9), e139 (2020).
  2. Townsend, N., et al. Epidemiology of cardiovascular disease in Europe. Nature Reviews Cardiology. 19 (2), 133-143 (2022).
  3. 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).
  4. Ylä-Herttuala, S., Baker, A. H. Cardiovascular gene therapy: past, present, and future. Molecular Therapy. 25 (5), 1096-1106 (2017).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Lähteenvuo, J., Ylä-Herttuala, S. Advances and challenges in cardiovascular gene therapy. Human Gene Therapy. 28 (11), 1024-1032 (2017).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Swindle, M. M. Swine in the Laboratory: Surgery, Anesthesia, Imaging, and Experimental Techniques. 2nd edition. , CRC Press. Taylor & Francis Group. (2007).
  20. 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).

Tags

Генетика выпуск 195
Тест с физической нагрузкой для оценки функциональной эффективности сердечно-сосудистой системы свиньи
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Määttä, A.,More

Määttä, A., Järveläinen, N., Lampela, J., Ylä-Herttuala, S. Exercise Test for Evaluation of the Functional Efficacy of the Pig Cardiovascular System. J. Vis. Exp. (195), e65233, doi:10.3791/65233 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter