Die Autorin dankt Minna Törrönen, Riikka Venäläinen, Heikki Karhunen und Inkeri Niemi vom National Laboratory Animal Center für ihre Unterstützung bei der Tierarbeit. Diese Studie wird durch die Finnish Academy, den ERC und den CardioReGenix EU Horizon Grant unterstützt.

Alle Versuche sind vom Tierversuchsausschuss der Universität Ostfinnland genehmigt. Dieses Protokoll beschreibt einen klinisch relevanten Laufband-Belastungstest für Schweine, um die Sicherheit und Wirksamkeit neuartiger Therapien für Herzerkrankungen zu bewerten. Für die vorliegende Studie wurden weibliche Hausschweine mit einem Gewicht von 25-80 kg verwendet. Die Tiere wurden aus einer kommerziellen Quelle bezogen (siehe Materialtabelle).
1. Einrichten der Laufschiene
<ol><li>Richten Sie die Laufstrecke so ein, dass sich die Tiere nur in eine Richtung bewegen können. Verwenden Sie Tore und Luken, um zu verhindern, dass sich die Tiere zurückbewegen. Der Grundriss der Laufbahn ist in Abbildung 1 dargestellt, und ein Beispiel für eine Laufbahn ist in Abbildung 2 dargestellt.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass das Laufband (siehe Materialtabelle) genügend Platz hat, um Steigungsänderungen zu ermöglichen.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass das Laufband eine einstellbare Breite hat, um zu verhindern, dass sich das Tier während des Laufs dreht.</li>
	<li>Verwenden Sie transparenten Kunststoff, um die Vorderwand des Laufbandes herzustellen. Dadurch wird verhindert, dass das Tier vom Laufband wegläuft, aber es kann immer noch durch die Wand sehen. HINWEIS: Es ist wichtig, dass die Tiere durch die Vorderwand sehen können, da unsere Erfahrung zeigt, dass Schweine motivierter sind zu rennen, wenn sie ihre Artgenossen auf der anderen Seite der Wand sehen.</li>
	<li>Platzieren Sie einen EKG-Monitor und einen Defibrillator (siehe Materialtabelle) neben dem Laufband. HINWEIS: Während des Belastungstests können tödliche Herzrhythmusstörungen auftreten, insbesondere wenn das Schwein eine Myokardischämie hat14,15,16.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass die Laufstrecke eine Wasserstelle enthält, an der die Tiere trinken und sich nach dem Lauf abkühlen können.</li>
</ol>2. Eingewöhnungszeit der Schweine vor der Prüfung
<ol><li>Unterbringe die Tiere 2 Wochen lang, bevor du mit den Experimenten beginnst.</li>
	<li>Stellen Sie in der 1. Eingewöhnungswoche sicher, dass sich die Tiere an ihre Betreuer und die neue Stallumgebung gewöhnen, mit Ausnahme der Laufstrecke.</li>
	<li>Stellen Sie in der 2. Woche der Eingewöhnungsphase sicher, dass sich die Tiere an die Laufstrecke gewöhnen.</li>
	<li>Beginnen Sie mit der Eingewöhnung, damit sich die Tiere an die Laufstrecke gewöhnen. Halten Sie zunächst alle Tore offen, damit sich die Tiere frei auf der Strecke bewegen und die Umgebung erkunden können.</li>
	<li>Wenn die Tiere mit der Strecke vertrauter sind, schalten Sie das Laufband ein und lassen Sie das Tier für kurze Zeiträume am Stück laufen, z. B. 7 Minuten. Die Länge der Laufzeiten muss täglich verlängert werden. HINWEIS: Denken Sie daran, die Tiere während der Eingewöhnungsphase zu belohnen. So wurden die Schweine in der vorliegenden Studie mit ungesalzenem Popcorn belohnt.</li>
</ol>3. Der Belastungstest
HINWEIS: Schweine sollten mindestens 2 Stunden vor dem Belastungstest nüchtern sein oder vor dem Lauf nur eine winzige Portion Futter erhalten.
<ol><li>Schalten Sie das Laufband ein und stellen Sie die Steigung auf 5%-10% ein.</li>
	<li>Sobald sich das Tier auf dem Laufband befindet, starten Sie das Laufband mit einer Startgeschwindigkeit von 2 km/h.</li>
	<li>Erhöhen Sie die Geschwindigkeit alle 60 s um 0,5 km/h, bis 5 km/h erreicht sind. Die Gesamtlaufzeit beträgt 15 min.</li>
	<li>Falls das Tier nicht die ganze Zeit mit der maximalen Geschwindigkeit laufen kann, führen Sie die folgenden Schritte aus.<ol><li>Wenn das Schwein nicht so schnell wie eine gewählte Geschwindigkeit läuft, schieben Sie es vorsichtig von hinten, da dies dem Tier das Gefühl geben kann, dass es schneller laufen muss, ohne langsamer zu werden.</li>
		<li>Versuchen Sie, das Tier maximal dreimal sanft zu drücken. Danach verlangsamen Sie die Geschwindigkeit jeweils um 0,5 km/h, bis das Schwein die Geschwindigkeit bewältigen kann. Verlangsamen Sie nicht unter 2 km/h.</li>
		<li>Wenn das Tier sich weigert, auch bei langsamer Geschwindigkeit zu laufen, schalten Sie das Laufband aus und beenden Sie den Test.</li>
	</ol></li>
</ol>4. EKG-Überwachung während des Belastungstests
<ol><li>Platzieren Sie EKG-Elektroden (siehe Materialtabelle) an anatomischen Stellen, die während des Laufs nur minimale Bewegungen aufweisen, wie z. B. Skapulen oder Brustkorb. Anmerkungen: Verwenden Sie EKG-Elektroden, die für Belastungstests entwickelt wurden, um eine bessere Haftung auf der Haut zu erreichen. Denken Sie daran, die Haare aus dem Bereich zu rasieren, in dem die EKG-Elektroden platziert werden.</li>
	<li>Zeichne die Veränderungen der Herzfrequenz während des Laufs auf. HINWEIS: Unsere Erfahrung zeigt, dass ST-Segmentanalysen aufgrund von Bewegungen und anderen Artefakten oft kompliziert sind. Die Rhythmusüberwachung kann auch mit einem implantierbaren Loop-Recorder oder Herzschrittmacher durchgeführt werden.</li>
</ol>5. Datenerhebung
<ol><li>Notieren Sie die Laufstrecke, die Gesamtzeit und die Geschwindigkeit jedes Mal, wenn die Geschwindigkeit geändert wird. HINWEIS: Moderne Laufbänder können viele andere Daten sammeln, daher ist es wichtig, sich mit dem Laufbandhandbuch vertraut zu machen, um das volle Potenzial des Geräts auszuschöpfen.</li>
	<li>Achte auf mögliche Veränderungen im Verhalten der Tiere, wie z. B. Hinken. Anmerkungen: Wenden Sie sich bei Bedarf an einen Tierarzt und stellen Sie sicher, dass das Tier die erforderliche Analgesie erhält. Entfernen Sie das Tier aus zukünftigen Übungen, bis es sich vollständig erholt hat.</li>
</ol>6. Nachsorge nach dem Eingriff
<ol><li>Stellen Sie sicher, dass das Tier Zugang zur Wasserstelle hat.</li>
	<li>Belohnen Sie das Tier zum Beispiel mit Leckerlis oder Spielzeug.</li>
	<li>Überwachen Sie das Tier nach dem Lauf 30 Minuten lang auf mögliche Nebenwirkungen.</li>
</ol>

Bewertung der Belastungstoleranz von Schweinen, die körperlicher Betätigung ausgesetzt sind

<ol>
	<li>Virani, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+disease+and+stroke+statistics-2020+update:+A+report+from+the+American+Heart+Association.">Heart disease and stroke statistics-2020 update: A report from the American Heart Association.</a> Circulation. 141 (9), e139 (2020).</li><li>Townsend, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+cardiovascular+disease+in+Europe.">Epidemiology of cardiovascular disease in Europe.</a> Nature Reviews Cardiology. 19 (2), 133-143 (2022).</li><li>Knuuti, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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).">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).</a> European Heart Journal. 41 (3), 407-477 (2020).</li><li>Yl&#228;-Herttuala, S., Baker, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiovascular+gene+therapy:+past,+present,+and+future.">Cardiovascular gene therapy: past, present, and future.</a> Molecular Therapy. 25 (5), 1096-1106 (2017).</li><li>Hedman, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eight-year+safety+follow-up+of+coronary+artery+disease+patients+after+local+intracoronary+VEGF+gene+transfer.">Eight-year safety follow-up of coronary artery disease patients after local intracoronary VEGF gene transfer.</a> Gene Therapy. 16 (5), 629-634 (2009).</li><li>Rosengart, T. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Human Gene Therapy. 24 (2), 203-208 (2013).</li><li>Muona, K., M&#228;kinen, K., Hedman, M., Manninen, H., Yl&#228;-Herttuala, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=10-year+safety+follow-up+in+patients+with+local+VEGF+gene+transfer+to+ischemic+lower+limb.">10-year safety follow-up in patients with local VEGF gene transfer to ischemic lower limb.</a> Gene Therapy. 19 (4), 392-395 (2012).</li><li>Leikas, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+safety+and+efficacy+of+intramyocardial+adenovirus-mediated+VEGF-D&#916;N&#916;C+gene+therapy+eight-year+follow-up+of+phase+I+KAT301+study.">Long-term safety and efficacy of intramyocardial adenovirus-mediated VEGF-D&#916;N&#916;C gene therapy eight-year follow-up of phase I KAT301 study.</a> Gene Therapy. 29 (5), 289-293 (2022).</li><li>Telukuntla, K. S., Suncion, V. Y., Schulman, U. H., Hare, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+advancing+field+of+cell-based+therapy:+insights+and+lessons+from+clinical+trials.">The advancing field of cell-based therapy: insights and lessons from clinical trials.</a> Journal of the American Heart Association. 2 (5), e000338 (2013).</li><li>Yl&#228;-Herttuala, S., Bridges, C., Katz, M. 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C., Sangiorgio, P., Rubboli, A., Bracchetti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-induced+ventricular+arrhythmias+in+patients+with+healed+myocardial+infarction.">Exercise-induced ventricular arrhythmias in patients with healed myocardial infarction.</a> International Journal of Cardiology. 40 (3), 229-235 (1993).</li><li>Gimeno, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-induced+ventricular+arrhythmias+and+risk+of+sudden+cardiac+death+in+patients+with+hypertrophic+cardiomyopathy.">Exercise-induced ventricular arrhythmias and risk of sudden cardiac death in patients with hypertrophic cardiomyopathy.</a> European Heart Journal. 30 (21), 2599-2605 (2009).</li><li>Lelovas, P. P., Kostomitsopoulos, N. G., Xanthos, T. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+anatomic+and+physiologic+overview+of+the+porcine+heart.">A comparative anatomic and physiologic overview of the porcine heart.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 53 (5), 432-438 (2014).</li><li>Korpela, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AAV2-VEGF-B+gene+therapy+failed+to+induce+angiogenesis+in+ischemic+porcine+myocardium+due+to+inflammatory+responses.">AAV2-VEGF-B gene therapy failed to induce angiogenesis in ischemic porcine myocardium due to inflammatory responses.</a> Gene Therapy. 29 (10-11), 643-652 (2022).</li><li>Swindle, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Swine in the Laboratory: Surgery, Anesthesia, Imaging, and Experimental Techniques. 2nd edition. , (2007).</li><li>Poole, D. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+animal+exercise+and+training+protocols+for+cardiovascular+studies.">Guidelines for animal exercise and training protocols for cardiovascular studies.</a> American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 318 (5), H1100-H1138 (2020).</li></ol>

Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte.

Dieser Belastungstest für große Tiere ahmt den in Kliniken verwendeten Test nach und verringert die Lücke zwischen den Endpunkten zwischen den präklinischen Studien und den klinischen Studien. Es kann angewendet werden, um die Wirksamkeit neuer Behandlungen für schwere Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Arteriosklerose obliterans, Herzinsuffizienz und ischämische Herzerkrankungen zu bewerten. Die in diesem Protokoll angewandten Zeitpunkte können je nach getesteter Behandlung variieren. Dieses Protokoll wurde auf der ...

Chronische Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit eine der Hauptursachen für Mortalität und Morbidität 1,2. Obwohl die derzeitigen Behandlungen bei der Mehrheit der Patienten wirksam sind, können viele von ihnen immer noch nicht von den aktuellen Therapien profitieren, z. B. aufgrund diffuser chronischer Erkrankungen oder Komorbiditäten. Hinzu kommt, dass bei einigen Patienten die kardialen Symptome durch die verfügbaren Therapien nicht gelindert werden und die Herz-Kreislauf-Erkrankung trotz optimaler medikamentöser Therapie fortschreitet3. Es besteht daher ein klarer Bedarf, neue Behandlungsmöglichkeiten für schwere Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu entwickeln.
In den letzten Jahren wurden neue molekulare Wege und Wege zur Manipulation dieser Ziele entdeckt, die Gentherapie, Zelltherapie und andere neuartige Therapien zu einer realistischen Option für die Behandlung schwerer Herz-Kreislauf-Erkrankungen machen4. Nach vielversprechenden präklinischen Ergebnissen haben jedoch viele kardiovaskuläre Anwendungen die Erwartungen in klinischen Studien nicht erfüllt. Trotz der geringen Wirksamkeit in klinischen Studien haben mehrere Studien gute Sicherheitsprofile für neuartige Therapien ermittelt 5,6,7,8,9. Um Patienten neue kardiovaskuläre Therapien zur Verfügung zu stellen, sind daher verbesserte Ansätze und bessere präklinische Modelle, Studienumgebungen und Endpunkte in präklinischen Studien erforderlich, die die klinische Wirksamkeit vorhersagen können.
In Tiermodellen lag der Schwerpunkt in der Regel auf leicht quantifizierbaren Endpunkten, wie z. B. der Anzahl und Fläche der Kapillargefäße, die aus histologischen Schnitten berechnet wurden, oder Parametern aus der Bildgebung des linken Ventrikels in Ruhe und unter pharmakologischem Stress. In klinischen Studien waren viele Endpunkte subjektiver, wie z. B. die Belastungstoleranz oder die Linderung der Symptome4. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Endpunkte in präklinischen Studien und klinischen Studien unterschiedliche Aspekte der angewandten Therapie messen. Zum Beispiel korreliert eine Zunahme der Anzahl der Blutgefäße nicht immer mit einer besseren Durchblutung, Herzfunktion oder Belastungstoleranz. Dennoch sind beide Arten von Endpunkten erforderlich, um erfolgreiche Therapieansätze zu entwickeln10. Das Hauptziel ist jedoch immer, die Symptome zu lindern und die Prognose und Lebensqualität des Patienten zu verbessern. Um dies zu erreichen, müssen die Endpunktmessungen zwischen präklinischen und klinischen Studien besser aufeinander abgestimmt sein4.
Die kardiorespiratorische Fitness spiegelt die Fähigkeit des Kreislauf- und Atmungssystems wider, bei anhaltender körperlicher Aktivität Sauerstoff bereitzustellen, und quantifiziert somit die Funktionsfähigkeit eines Individuums. Die funktionelle Leistungsfähigkeit ist ein wichtiger prognostischer Marker, da sie ein starker unabhängiger Prädiktor für das Risiko kardiovaskulärer Mortalität und der Gesamtmortalität ist11. Eine Verbesserung der kardiorespiratorischen Fitness ist mit einem verringerten Mortalitätsrisiko verbunden12. Belastungstests eignen sich zur Bewertung der aeroben Leistung und des Behandlungsansprechens bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Je nach Verfügbarkeit werden die Tests auf einem Fahrradergometer oder einem Laufband durchgeführt. In der Regel wird eine schrittweise Erhöhung der Arbeitsbelastung pro Minute verwendet, und abrupte Anstiege werden vermieden. Dies führt zu einer linearen physiologischen Reaktion. Zu den wichtigsten Variablen in den Belastungstests gehören die Gesamtbelastungszeit, die erreichten metabolischen Äquivalente (METs), die Herzfrequenz und die Veränderungen auf einer Elektrokardiogramm-Linie (EKG) zwischen dem QRS-Komplex (Q-, R- und S-Welle) und der T-Welle (ST-Segment). Klinische Belastungstests sind kostengünstig und leicht zugänglich13. Aus diesen Gründen sind Belastungstests, wie z.B. der 6-Minuten-Gehtest, in Kliniken weit verbreitet und sollten auch bei der präklinischen Bewertung neuer Therapien eingesetzt werden.
Unseres Wissens gibt es keine gut beschriebenen Großtiermodelle, um die funktionelle Wirksamkeit von Gentherapien oder anderen neuartigen Therapien zu bewerten. Daher bietet der klinisch relevante Belastungstest eine hervorragende Perspektive, um die Wirksamkeit dieser neuen Therapien im präklinischen Setting zu bewerten.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Defibrillator</td>
			<td>Zoll M series</td>
			<td>TO9K116790</td>
			<td>All portable defribrillators will work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Defibrillator pads</td>
			<td>Philips</td>
			<td>M3713A</td>
			<td>All pads work, as long as the pads are compatible with the defibrillator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECG electrodes</td>
			<td>Several providers</td>
			<td></td>
			<td>Prefer ECG electrodes designed for exercise tests</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Loop recorder</td>
			<td>Abbott Oy</td>
			<td>DM3500</td>
			<td>Optional for rhythm monitoring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Patient monitor</td>
			<td>Schiller Argus LCM Plus</td>
			<td>7,80,05,935</td>
			<td>All portable ecg monitors will work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pigs</td>
			<td>Emolandia Oy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Treadmill</td>
			<td>NordicTrack</td>
			<td></td>
			<td>All treadmills with adjustable incline and speed are suitable for the exercise test.&#160; The treadmill should be as long and wide as possible.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound system</td>
			<td>Philips EPIQ 7 ultrasound</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Various building materials</td>
			<td>Several providers</td>
			<td></td>
			<td>For building fences, ramps and gates according to the Figure 1 and Figure 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Various treats for the animals</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

exercise test for evaluation of the functional efficacy of the pig cardiovascular system

Trotz des Fortschritts in der Behandlung sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen nach wie vor eine der Hauptursachen für Mortalität und Morbidität weltweit. Die gentherapiebasierte therapeutische Angiogenese ist ein vielversprechender Ansatz, um Patienten mit signifikanten Symptomen trotz optimaler pharmakologischer Therapie und invasiver Verfahren zu behandeln. Viele vielversprechende kardiovaskuläre Gentherapietechniken haben jedoch in klinischen Studien die Erwartungen nicht erfüllt. Eine Erklärung ist eine Diskrepanz zwischen präklinischen und klinischen Endpunkten, die zur Messung der Wirksamkeit verwendet werden. In Tiermodellen lag der Schwerpunkt in der Regel auf leicht quantifizierbaren Endpunkten, wie z. B. der Anzahl und Fläche der Kapillargefäße, die aus histologischen Schnitten berechnet wurden. Abgesehen von Mortalität und Morbidität sind Endpunkte in klinischen Studien subjektiv, wie z. B. Belastungstoleranz und Lebensqualität. Die präklinischen und klinischen Endpunkte messen jedoch wahrscheinlich unterschiedliche Aspekte der angewandten Therapie. Dennoch sind beide Arten von Endpunkten erforderlich, um erfolgreiche Therapieansätze zu entwickeln. In Kliniken geht es immer darum, die Symptome der Patienten zu lindern und ihre Prognose und Lebensqualität zu verbessern. Um bessere prädiktive Daten aus präklinischen Studien zu erhalten, müssen die Endpunktmessungen besser mit denen in klinischen Studien abgeglichen werden. Hier stellen wir ein Protokoll für einen klinisch relevanten Laufband-Belastungstest bei Schweinen vor. Diese Studie zielt darauf ab, (1) einen zuverlässigen Belastungstest an Schweinen bereitzustellen, mit dem die Sicherheit und funktionelle Wirksamkeit von Gentherapien und anderen neuartigen Therapien bewertet werden kann, und (2) die Endpunkte zwischen präklinischen und klinischen Studien besser aufeinander abzustimmen.

Chronic cardiovascular diseases are significant causes of mortality and morbidity worldwide1,2. Although current treatments are effective for the majority of patients, many still cannot benefit from the current therapies due to, for example, diffuse chronic disease or comorbidities. In addition, in some patients, cardiac symptoms are not relieved by the available treatments, and their cardiovascular disease progresses despite optimal medical therapy3. Thus, there is a clear need to develop novel treatment options for severe cardiovascular diseases.
During the past several years, new molecular pathways and ways to manipulate these targets have been discovered, making gene therapy, cell therapy, and other novel therapies a realistic option for treating severe cardiovascular diseases4. However, after promising preclinical results, many cardiovascular applications have failed to fulfill expectations in clinical trials. In spite of the poor efficacy in clinical trials, several trials have established good safety profiles of novel therapies5,6,7,8,9. Thus, bringing new cardiovascular therapies to patients will require improved approaches and better preclinical models, study settings, and endpoints in preclinical studies that can predict clinical efficacy.
In animal models, the emphasis has usually been on easily quantifiable endpoints, such as the number and area of capillary vessels calculated from histological sections or parameters from left ventricle imaging at rest and under pharmacological stress. In clinical trials, many endpoints have been more subjective, such as exercise tolerance or symptom relief4. Thus, it is likely that the endpoints in preclinical studies and clinical trials measure different aspects of the applied therapy. For example, an increase in the quantity of blood vessels does not always correlate with better perfusion, cardiac function, or exercise tolerance. Nevertheless, both types of endpoints are required to develop successful therapeutic approaches10.&#160;Still, the main goal is always to alleviate symptoms and to improve the patient&#39;s prognosis and quality of life. To achieve this, endpoint measurements must be better matched between preclinical and clinical studies4.
Cardiorespiratory fitness reflects the ability of the circulatory and respiratory systems to provide oxygen during sustained physical activity, and thus it quantifies the functional capacity of an individual. Functional capacity is a key prognostic marker as it is a strong independent predictor for the risk of cardiovascular and all-cause mortality11. Improvements in cardiorespiratory fitness are associated with a reduced risk of mortality12. Exercise tests are suitable for evaluating aerobic performance and treatment responses in cardiovascular diseases. Depending on the availability, tests are performed on a bicycle ergometer or a treadmill. A gradual increase in the workload per minute is usually used, and abrupt increases are avoided; this leads to a linear physiological response. The most important variables in the exercise tests include the total exercise time, metabolic equivalents (METs) achieved, heart rate, and changes on an electrocardiogram (ECG) line between the QRS complex (Q, R, and S waves) and T-wave (ST segment). Clinical stress tests have low costs and are easily accessible13. For these reasons, stress tests, such as the 6 min walking test, have been widely used in clinics and should also be used in the preclinical evaluation of new therapies.
To our knowledge, there are no well-described large animal models for evaluating the functional efficacy of gene therapy or other novel therapies. Therefore, the clinically relevant exercise test provides an excellent perspective for evaluating the efficiency of these new therapies in the preclinical setting.

Autor im Rampenlicht: Belastungstest zur Bewertung der funktionellen Wirksamkeit des Herz-Kreislauf-Systems des Schweins  

Belastungstest zur Beurteilung der funktionellen Wirksamkeit des Herz-Kreislauf-Systems des Schweins

The aim of the study is to provide a reliable exercise test for pigs that can be used to evaluate the safety and functional efficacy of gene therapy and other novel therapies. Usually, cardiovascular animal studies emphasize easily quantifiable endpoints just as capillary area calculated from the histological sections. In contrast, clinical studies use more subjective endpoints such as excess tolerance.This protocol better matches the endpoints between pre-clinical and clinical studies. The previously published methods with longer running sessions aim to evaluate chronic exercise adaptations, whereas the presented method is more suitable for evaluating cardio respiratory fitness.

Man muss Erfahrung in der Arbeit mit großen Tieren haben, um mit diesem Protokoll erfolgreich zu sein. Forscher müssen in der Lage sein, zu beurteilen, ob ein Tier aufgrund von Müdigkeit oder mangelnder Motivation aufhört zu laufen. Die Aufzeichnung der Geschwindigkeit und der Distanz kann helfen, dies zu bewerten, da Tiere ohne Motivation in der Regel vollständig aufhören zu laufen, während müde Tiere nach dem Verlangsamen der Geschwindigkeit weiterlaufen (Abbildung 3). Bei Bedarf k...

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Das vorliegende Protokoll beschreibt ein Großtierversuchsmodell zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit des kardiovaskulären Systems zur Bewertung der Wirksamkeit neuer Therapien im präklinischen Umfeld. Er ist vergleichbar mit einem klinischen Belastungstest.

Despite the progress in treatments, cardiovascular diseases are still one of the biggest causes of mortality and morbidity worldwide. Gene therapy-based ...

Ziel der Studie ist es, einen zuverlässigen Belastungstest für Schweine bereitzustellen, mit dem die Sicherheit und funktionelle Wirksamkeit von Gentherapien und anderen neuartigen Therapien bewertet werden kann. In der Regel legen kardiovaskuläre Tierstudien den Schwerpunkt auf leicht quantifizierbare Endpunkte sowie auf die Kapillarfläche, die aus den histologischen Schnitten berechnet wird. Im Gegensatz dazu verwenden klinische Studien subjektivere Endpunkte wie eine übermäßige Toleranz.Dieses Protokoll stimmt besser mit den Endpunkten zwischen präklinischen und klinischen Studien überein. Die bisher veröffentlichten Methoden mit längeren Laufeinheiten zielen darauf ab, chronische Trainingsanpassungen zu evaluieren, während die vorgestellte Methode eher für die Bewertung der kardiorespiratorischen Fitness geeignet ist.

exercise-test-for-evaluation-functional-efficacy-pig-cardiovascular

Research

JoVE Journal

Genetics

Exercise Test for Evaluation of the Functional Efficacy of the Pig Cardiovascular System

969 Aufrufe.  University of Eastern Finland. Ziel der Studie ist es, einen zuverlässigen Belastungstest für Schweine bereitzustellen, mit dem die Sicherheit und funktionelle Wirksamkeit von Gentherapien und anderen neuartigen Therapien bewertet werden kann. In der Regel legen kardiovaskuläre Tierstudien den Schwerpunkt auf leicht quantifizierbare Endpunkte sowie auf die Kapillarfläche, die aus den histologischen Schnitten berechnet wird. Im Gegensatz dazu verwenden klinische Studien subjektivere Endpunkte wie eine übermäßige Tole...