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. G., Korpisalo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angiogenic+gene+therapy+in+cardiovascular+diseases:+dream+or+vision.">Angiogenic gene therapy in cardiovascular diseases: dream or vision.</a> European Heart Journal. 38 (18), 1365-1371 (2017).</li><li>L&#228;hteenvuo, J., 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=Advances+and+challenges+in+cardiovascular+gene+therapy.">Advances and challenges in cardiovascular gene therapy.</a> Human Gene Therapy. 28 (11), 1024-1032 (2017).</li><li>Ross, 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=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.">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.</a> Circulation. 134 (24), e653-e699 (2016).</li><li>Sietsema, K. E., Stringer, W. W., Sue, D. Y., Ward, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Wasserman &amp; Whipp's Principles of Exercise Testing and Interpretation. 6th. , (2021).</li><li>Darmadi, M. A., 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+sustained+ventricular+tachycardia+without+structural+heart+disease:+a+case+report.">Exercise-induced sustained ventricular tachycardia without structural heart disease: a case report.</a> The American Journal of Case Reports. 21, e928242 (2020).</li><li>Casella, G., Pavesi, P. 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.

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

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.

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

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

1.2K 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...

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

Analysis of the Ambient Particulate Matter-induced Chromosomal Aberrations Using an In Vitro System

Exposure to particulate matter (PM) is a major world health concern, which may damage various cellular components, including the nuclear genetic material. To assess the impact of PM on nuclear genetic integrity, structural chromosomal aberrations are scored in the metaphase spreads of mouse RAW264.7 macrophage cells. PM is collected from ambient air with a high volume total suspended particles sampler. The collected material is solubilized and filtered to retain the water-soluble, fine portion. The particles are characterized for chemical composition by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Different concentrations of particle suspension are added onto an in vitro culture of RAW264.7 mouse macrophages for a total exposure time of 72 hr, along with untreated control cells. At the end of exposure, the culture is treated with colcemid to arrest cells in metaphase. Cells are then harvested, treated with hypotonic solution, fixed in acetomethanol, dropped onto glass slides and finally stained with Giemsa solution. Slides are examined to assess the structural chromosomal aberrations (CAs) in metaphase spreads at 1,000X magnification using a bright-field microscope. 50 to 100 metaphase spread are scored for each treatment group. This technique is adapted for the detection of structural chromosomal aberrations (CAs), such as chromatid-type breaks, chromatid-type exchanges, acentric fragments, dicentric and ring chromosomes, double minutes, endoreduplication, and Robertsonian translocations in vitro after exposure to PM. It is a powerful method to associate a well-established cytogenetic endpoint to epigenetic alterations.

Analysis of the Ambient Particulate Matter-induced Chromosomal Aberrations Using an In Vitro System

This protocol describes techniques for the quantification and characterization of chromosomal aberrations in vitro in RAW264.7 mouse macrophages after treatment with ambient air particulate matter.

Die Analyse der Feinstaub in der Luft-induzierte Chromosomenaberrationen Mit Hilfe eines<em&gt; In Vitro</em&gt; System

Exposure to particulate matter (PM) is a major world health concern, which may damage various cellular components, including the nuclear genetic material. ...

Forschung

Genetik

Inducible T7 RNA Polymerase-mediated Multigene Expression System, pMGX

Co-expression of multiple proteins is increasingly essential for synthetic biology, studying protein-protein complexes, and characterizing and harnessing biosynthetic pathways. In this manuscript, the use of a highly effective system for the construction of multigene synthetic operons under the control of an inducible T7 RNA polymerase is described. This system allows many genes to be expressed simultaneously from one plasmid. Here, a set of four related vectors, pMGX-A, pMGX-hisA, pMGX-K, and pMGX-hisK, with either the ampicillin or kanamycin resistance selectable marker (A and K) and either possessing or lacking an N-terminal hexahistidine tag (his) are disclosed. Detailed protocols for the construction of synthetic operons using this vector system are provided along with the corresponding data, showing that a pMGX-based system containing five genes can be readily constructed and used to produce all five encoded proteins in Escherichia coli. This system and protocol enables researchers to routinely express complex multi-component modules and pathways in E. coli.

This study describes methods for the T7-mediated co-expression of multiple genes from a single plasmid in Escherichia coli using the pMGX plasmid system.

Induzierbares T7-RNA-Polymerase-vermitteltes Multigen-Expressionssystem, pMGX

Co-expression of multiple proteins is increasingly essential for synthetic biology, studying protein-protein complexes, and characterizing and harnessing ...

Determination of the Optimal Chromosomal Location(s) for a DNA Element in Escherichia coli Using a Novel Transposon-mediated Approach

The optimal chromosomal position(s) of a given DNA element was/were determined by transposon-mediated random insertion followed by fitness selection. In bacteria, the impact of the genetic context on the function of a genetic element can be difficult to assess. Several mechanisms, including topological effects, transcriptional interference from neighboring genes, and/or replication-associated gene dosage, may affect the function of a given genetic element. Here, we describe a method that permits the random integration of a DNA element into the chromosome of Escherichia coli and select the most favorable locations using a simple growth competition experiment. The method takes advantage of a well-described transposon-based system of random insertion, coupled with a selection of the fittest clone(s) by growth advantage, a procedure that is easily adjustable to experimental needs. The nature of the fittest clone(s) can be determined by whole-genome sequencing on a complex multi-clonal population or by easy gene walking for the rapid identification of selected clones. Here, the non-coding DNA region DARS2, which controls the initiation of chromosome replication in E. coli, was used as an example. The function of DARS2 is known to be affected by replication-associated gene dosage; the closer DARS2 gets to the origin of DNA replication, the more active it becomes. DARS2 was randomly inserted into the chromosome of a DARS2-deleted strain. The resultant clones containing individual insertions were pooled and competed against one another for hundreds of generations. Finally, the fittest clones were characterized and found to contain DARS2 inserted in close proximity to the original DARS2 location.

Determination of the Optimal Chromosomal Locations for a DNA Element in Escherichia coli Using a Novel Transposon-mediated Approach

Here, the power of a transposon-mediated random insertion of a non-coding DNA element was used to resolve its optimal chromosomal position.

Bestimmung der optimalen chromosomalen Speicherorte für eine DNA-Element in Escherichia coli mit einem neuartigen Transposon-vermittelte Ansatz

The optimal chromosomal position(s) of a given DNA element was/were determined by transposon-mediated random insertion followed by fitness selection. In ...

Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System (REQS)

Drosophila melanogaster is a new model organism for studies in exercise biology. To date, two main exercise systems, the Power Tower and the Treadwheel have been described. However, a method to measure the amount of additional animal activity induced through the exercise treatment has been lacking. The Rotating Exercise Quantification System (REQS) fills this need, providing a measure of animal activity for animals experiencing rotational exercise. This protocol details how to use the REQS to assess animal activity during rotational exercise and illustrates the type of data that can be generated. Here, we demonstrate how the REQS is used to measure sex- and strain-specific differences in exercise induced activity. The REQS can also be used to evaluate the impact of various other experimental parameters such as age, diet, or population size on exercise induced activity. In addition, it can be used to compare the efficacy of different exercise training protocols. Importantly, it provides an opportunity to standardize exercise treatments between strains, allowing the researcher to achieve equal amounts of activity between groups if needed. Thus, the REQS is a notable new resource for exercise biologists working with the Drosophila model system and complements existing exercise systems.

Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System REQS

The Rotating Exercise Quantification System (REQS) can induce exercise in Drosophila melanogaster through rotation while simultaneously measuring the amount of activity performed by the animals. Here, we present a point-by-point protocol detailing how to measure activity levels of animals experiencing rotational exercise treatments using the REQS.

Übung Messhöhen in Drosophila Melanogaster mit der rotierenden Bewegung Quantifizierung System (Anforderung)

Drosophila melanogaster is a new model organism for studies in exercise biology. To date, two main exercise systems, the Power Tower and the Treadwheel ...

The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster

The incidence of complex metabolic diseases has increased as a result of a widespread transition towards lifestyles of increased caloric intake and lowered activity levels. These multifactorial diseases arise from a combination of genetic, environmental, and behavioral factors. One such complex disease is Metabolic Syndrome (MetS), which is a cluster of metabolic disorders, including hypertension, hyperglycemia, and abdominal obesity. Exercise and dietary intervention are the primary treatments recommended by doctors to mitigate obesity and its subsequent metabolic diseases. Exercise intervention, in particular aerobic interval training, stimulates favorable changes in the common risk factors for Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM), Cardiovascular Disease (CVD), and other conditions. With the influx of evidence describing the therapeutic effect exercise has on metabolic health, establishing a system that models exercise in a controlled setting provides a valuable tool for assessing the effects of exercise in an experimental context. Drosophila melanogaster is a great tool for investigating the physiological and molecular changes that result from exercise intervention. The flies have short lifespans and similar mechanisms of metabolizing nutrients when compared to humans. To induce exercise in Drosophila, we developed a machine called the TreadWheel, which utilizes the fly&#39;s innate, negative geotaxis tendency to gently induce climbing. This enables researchers to perform experiments on large cohorts of genetically diverse flies to better understand the genotype-by-environment interactions underlying the effects of exercise on metabolic health.

The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster

The TreadWheel uses rotational motion to gently induce exercise in adult Drosophila melanogaster by exploiting flies&#39; innate, negative geotaxis. It allows for analysis of the interactions between exercise and factors, such as genotype, sex, and diet, and their effect on physiological and molecular assays to assess metabolic health.

TreadWheel: Intervall Trainingsprotokoll sanft induzierte Bewegung in Drosophila melanogaster

The incidence of complex metabolic diseases has increased as a result of a widespread transition towards lifestyles of increased caloric intake and ...

Induction and Evaluation of Inbreeding Crosses Using the Ant, Vollenhovia Emeryi

The genetic and molecular components of the sex-determination cascade have been extensively studied in the honeybee, Apis mellifera, a hymenopteran model organism. However, little is known about the sex-determination mechanisms found in other non-model hymenopteran taxa, such as ants. Because of the complex nature of the life cycles that have evolved in hymenopteran species, it is difficult to maintain and conduct experimental crosses between these organisms in the laboratory. Here, we describe the methods for conducting inbreeding crosses and for evaluating the success of those crosses in ant Vollenhovia emeryi. Inducing inbreeding in the laboratory using V. emeryi, is relatively simple because of the unique biology of the species. Specifically, this species produces androgenetic males, and female reproductives exhibit wing polymorphism, which simplifies identification of the phenotypes in genetic crosses. In addition, evaluating the success of inbreeding is straightforward as males can be produced continuously by inbreeding crosses, while normal males only appear during a well-defined reproductive season in the field. Our protocol allow for using V. emeryi as a model to investigate the genetic and molecular basis of the sex determination system in ant species.

Induction and Evaluation of Inbreeding Crosses Using the Ant, Vollenhovia Emeryi

In this protocol, methods for conducting inbreeding crosses, and for evaluating the success of those crosses, are described for the ant Vollenhovia emeryi. These protocols are important for experiments aimed at understanding the genetic basis of sex determination systems in Hymenoptera.

Induktion und Bewertung von Inzucht Kreuze mit Ant, Vollenhovia Emeryi

The genetic and molecular components of the sex-determination cascade have been extensively studied in the honeybee, Apis mellifera, a hymenopteran model ...

In vivo Application of the REMOTE-control System for the Manipulation of Endogenous Gene Expression

Here we describe a protocol for implementing the REMOTE-control system (Reversible Manipulation of Transcription at Endogenous loci), which allows for reversible and tunable expression control of an endogenous gene of interest in living model systems. The REMOTE-control system employs enhanced lac repression and tet activation systems to achieve down- or upregulation of a target gene within a single biological system. Tight repression can be achieved from repressor binding sites flexibly located far downstream of a transcription start site by inhibiting transcription elongation. Robust upregulation can be attained by enhancing the transcription of an endogenous gene by targeting tet transcriptional activators to the cognate promoter. This reversible and tunable expression control can be applied and withdrawn repeatedly in organisms. The potency and versatility of the system, as demonstrated for endogenous Dnmt1 here, will allow more precise in vivo functional analyses by enabling investigation of gene function at various expression levels and by testing the reversibility of a phenotype.

This protocol outlines the steps needed to generate a model system in which the transcription of an endogenous gene of interest can be conditionally controlled in live animals or cells using enhanced lac repressor and/or tet activator systems.

In-vivo Anwendung der REMOTE-Steuerung für die Manipulation von endogenen Genexpression

Here we describe a protocol for implementing the REMOTE-control system (Reversible Manipulation of Transcription at Endogenous loci), which allows for ...

Evaluation of a Universal Nested Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction for the Detection of Lyssaviruses

To detect rabies virus and other member species of the genus Lyssavirus within the family Rhabdoviridae, the pan-lyssavirus nested reverse transcription polymerase chain reaction (nested RT-PCR) was developed to detect the conserved region of the nucleoprotein (N) gene of lyssaviruses. The method applies reverse transcription (RT) using viral RNA as template and oligo (dT)15 and random hexamers as primers to synthesize the viral complementary DNA (cDNA). Then, the viral cDNA is used as a template to amplify an 845 bp N gene fragment in first-round PCR using outer primers, followed by second-round nested PCR to amplify the final 371 bp fragment using inner primers. This method can detect different genetic clades of rabies viruses (RABV). The validation, using 9,624 brain specimens from eight domestic animal species in 10 years of clinical rabies diagnoses and surveillance in China, showed that the method has 100% sensitivity and 99.97% specificity in comparison with the direct fluorescent antibody test (FAT), the gold standard method recommended by the World Health Organization (WHO) and the World Organization for Animal Health (OIE). In addition, the method could also specifically amplify the targeted N gene fragment of 15 other approved and two novel lyssavirus species in the 10th Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) as evaluated by a mimic detection of synthesized N gene plasmids of all lyssaviruses. The method provides a convenient alternative to FAT for rabies diagnosis and has been approved as a National Standard (GB/T36789-2018) of China.

A pan-lyssavirus nested reverse transcription polymerase chain reaction has been developed to detect specifically all known lyssaviruses. Validation using rabies brain samples of different animal species showed that this method has a sensitivity and specificity equivalent to the gold standard fluorescent antibody test and could be used for routine rabies diagnosis.

Bewertung einer universellen, veralteten Transcription Polymerase Chain Reaction zur Erkennung von Lyssaviren

To detect rabies virus and other member species of the genus Lyssavirus within the family Rhabdoviridae, the pan-lyssavirus nested reverse transcription ...

Use of Frozen Tissue in the Comet Assay for the Evaluation of DNA Damage

The comet assay is gaining popularity as a means to assess DNA damage in cultured cells and tissues, particularly following exposure to chemicals or other environmental stressors. Use of the comet assay in regulatory testing for genotoxic potential in rodents has been driven by adoption of an Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) test guideline in 2014. Comet assay slides are typically prepared from fresh tissue at the time of necropsy; however, freezing tissue samples can avoid logistical challenges associated with simultaneous preparation of slides from multiple organs per animal and from many animals per study. Freezing also enables shipping samples from the exposure facility to a different laboratory for analysis, and storage of frozen tissue facilitates deferring a decision to generate DNA damage data for a given organ. The alkaline comet assay is useful for detecting exposure-related DNA double- and single-strand breaks, alkali-labile lesions, and strand breaks associated with incomplete DNA excision repair. However, DNA damage can also result from mechanical shearing or improper sample processing procedures, confounding the results of the assay. Reproducibility in collection and processing of tissue samples during necropsies may be difficult to control due to fluctuating laboratory personnel with varying levels of experience in harvesting tissues for the comet assay. Enhancing consistency through refresher training or deployment of mobile units staffed with experienced laboratory personnel is costly and may not always be feasible. To optimize consistent generation of high quality samples for comet assay analysis, a method for homogenizing flash frozen cubes of tissue using a customized tissue mincing device was evaluated. Samples prepared for the comet assay by this method compared favorably in quality to fresh and frozen tissue samples prepared by mincing during necropsy. Moreover, low baseline DNA damage was measured in cells from frozen cubes of tissue following prolonged storage.

This protocol describes several procedures for preparing high quality frozen tissue samples at the time of necropsy for use in the comet assay to assess DNA damage: 1) minced tissue, 2) scraped epithelial cells from the gastrointestinal tract, and 3) cubed tissue samples, requiring homogenization using a tissue mincing device.

Verwendung von gefrorenem Gewebe im Kometentest zur Bewertung von DNA-Schäden

The comet assay is gaining popularity as a means to assess DNA damage in cultured cells and tissues, particularly following exposure to chemicals or other ...

Characterization of In Vitro Differentiation of Human Primary Keratinocytes by RNA-Seq Analysis

Human primary keratinocytes are often used as in vitro models for studies on epidermal differentiation and related diseases. Methods have been reported for in vitro differentiation of keratinocytes cultured in two-dimensional (2D) submerged manners using various induction conditions. Described here is a procedure for 2D in vitro keratinocyte differentiation method by contact inhibition and subsequent molecular characterization by RNA-seq. In brief, keratinocytes are grown in defined keratinocyte medium supplemented with growth factors until they are fully confluent. Differentiation is induced by close contacts between the keratinocytes and further stimulated by excluding growth factors in the medium. Using RNA-seq analyses, it is shown that both 1) differentiated keratinocytes exhibit distinct molecular signatures during differentiation and 2) the dynamic gene expression pattern largely resembles cells during epidermal stratification. As for comparison to normal keratinocyte differentiation, keratinocytes carrying mutations of the transcription factor p63 exhibit altered morphology and molecular signatures, consistent with their differentiation defects. In conclusion, this protocol details the steps for 2D in vitro keratinocyte differentiation and its molecular characterization, with an emphasis on bioinformatic analysis of RNA-seq data. Because RNA extraction and RNA-seq procedures have been well-documented, it is not the focus of this protocol. The experimental procedure of in vitro keratinocyte differentiation and bioinformatic analysis pipeline can be used to study molecular events during epidermal differentiation in healthy and diseased keratinocytes.

Presented here is a stepwise procedure for in vitro differentiation of human primary keratinocytes by contact inhibition followed by characterization at the molecular level by RNA-seq analysis.

Charakterisierung der In-Vitro-Differenzierung menschlicher Primärkeratinozyten durch RNA-Seq-Analyse

Human primary keratinocytes are often used as in vitro models for studies on epidermal differentiation and related diseases. Methods have been reported ...

Methods Article

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