המחבר רוצה להודות למינה טורונן, רייקה ונליינן, הייקי קארהונן ואינקרי ניימי מהמרכז הלאומי לחיות מעבדה על עזרתם בעבודה עם בעלי חיים. מחקר זה נתמך על ידי האקדמיה הפינית, ERC ומענק CardioReGenix EU Horizon.

כל הניסויים מאושרים על ידי המועצה לניסויים בבעלי חיים של אוניברסיטת מזרח פינלנד. פרוטוקול זה מתאר בדיקת אימון הליכון רלוונטית מבחינה קלינית עבור חזירים כדי להעריך את הבטיחות והיעילות של טיפולים חדשניים למחלות לב. נקבות חזירי בית במשקל 25-80 ק"ג שימשו במחקר הנוכחי. בעלי החיים התקבלו ממקור מסחרי (ראו טבלת חומרים).
1. הגדרת מסלול הריצה
<ol><li>הגדירו את מסלול הריצה כך שבעלי חיים יוכלו לנוע בכיוון אחד בלבד. השתמש בשערים ובפתחים כדי למנוע מבעלי החיים לנוע לאחור. תוכנית הרצפה של מסלול הריצה מוצגת באיור 1, ודוגמה למסלול ריצה נמצאת באיור 2.</li>
	<li>ודאו שלהליכון (ראו טבלת חומרים) יש מספיק מקום כדי לאפשר שינויים בשיפוע.</li>
	<li>ודאו שלהליכון יש רוחב מתכוונן כדי למנוע מבעל החיים להסתובב במהלך הריצה.</li>
	<li>השתמשו בפלסטיק שקוף כדי ליצור את הקיר הקדמי של ההליכון. זה מונע מהחיה לברוח מההליכון, אבל עדיין מאפשר לחיה לראות דרך הקיר. הערה: חיוני שבעלי החיים יוכלו לראות דרך הקיר הקדמי, מכיוון שהניסיון שלנו מצביע על כך שלחזירים יש יותר מוטיבציה לרוץ אם הם רואים את חבריהם החזירים בצד השני של הקיר.</li>
	<li>הניחו צג אק"ג ודפיברילטור (ראו טבלת חומרים) ליד ההליכון. הערה: הפרעות קצב קטלניות עלולות להתרחש במהלך מבחן המאמץ, במיוחד אם לחזיר יש איסכמיה שריר הלב14,15,16.</li>
	<li>ודאו שמסלול הריצה כולל נקודת מים שבה בעלי החיים יכולים לשתות ולהתקרר לאחר הריצה.</li>
</ol>2. תקופת ההסתגלות של החזירים לפני הבדיקה
<ol><li>שכן את החיות במשך שבועיים לפני תחילת הניסויים.</li>
	<li>במהלך השבוע הראשון של ההתאקלמות, יש לוודא שבעלי החיים מתרגלים למפעיליהם ולסביבת המגורים החדשה, למעט מסלול הריצה.</li>
	<li>במהלך השבוע השני של תקופת ההתאקלמות, יש לוודא שבעלי החיים מתרגלים למסלול הריצה.</li>
	<li>התחילו להתרגל כדי שהחיות יכירו את מסלול הריצה. ראשית, השאירו את כל השערים פתוחים, כך שבעלי החיים יוכלו ללכת בחופשיות על המסלול ולחקור את הסביבה.</li>
	<li>כאשר בעלי החיים מכירים טוב יותר את המסלול, הפעילו את ההליכון ותנו לבעל החיים לרוץ לפרקי זמן קצרים בכל פעם, כגון 7 דקות. יש להאריך את אורך זמני הריצה מדי יום. הערה: זכרו לתגמל את בעלי החיים במהלך תקופת ההתאקלמות. לדוגמה, החזירים תוגמלו בפופקורן ללא מלח במחקר הנוכחי.</li>
</ol>3. מבחן התרגיל
הערה: חזירים צריכים להיות בצום לפחות 2 שעות לפני מבחן התרגיל או לתת רק מנה זעירה של מזון לפני הריצה.
<ol><li>הפעילו את ההליכון והגדירו את השיפוע ל-5%-10%.</li>
	<li>ברגע שהחיה נמצאת על ההליכון, הפעל את ההליכון במהירות התחלה של 2 קמ"ש.</li>
	<li>הגדל את המהירות ב -0.5 קמ"ש כל 60 שניות עד שמגיעים ל -5 קמ"ש. זמן הריצה הכולל הוא 15 דקות.</li>
	<li>במקרה שבעל החיים אינו יכול לרוץ כל הזמן במהירות המרבית, בצע את השלבים הבאים.<ol><li>אם החזיר אינו רץ מהר כמו מהירות נבחרת, לדחוף אותו בעדינות מאחור, כמו זה עשוי לתת לחיה את התחושה שהיא צריכה לרוץ מהר יותר מבלי להאט.</li>
		<li>נסה לדחוף בעדינות את החיה מקסימום שלוש פעמים; לאחר מכן, האט את המהירות ב -0.5 קמ"ש בכל פעם עד שהחזיר יכול להתמודד עם המהירות. אין להאט אל מתחת ל-2 קמ"ש.</li>
		<li>אם בעל החיים מסרב לרוץ אפילו במהירות איטית, כבו את ההליכון ועצרו את הבדיקה.</li>
	</ol></li>
</ol>4. ניטור אק"ג במהלך בדיקת התרגיל
<ol><li>מקמו אלקטרודות אק"ג (ראו טבלת חומרים) במקומות אנטומיים בעלי תנועה מינימלית במהלך הריצה, כגון עצם השכמה או החזה. הערה: השתמש באלקטרודות אק"ג המיועדות לבדיקות פעילות גופנית כדי להשיג הידבקות טובה יותר לעור. זכרו לגלח את השיער מהאזור שבו יוצבו אלקטרודות האק"ג.</li>
	<li>רשום את שינויי הדופק במהלך הריצה. הערה: הניסיון שלנו מצביע על כך שניתוחי מקטעי ST הם לעתים קרובות מסובכים בגלל תנועה וממצאים אחרים. ניטור קצב יכול להיעשות גם באמצעות מקליט לולאה מושתל או קוצב לב.</li>
</ol>5. איסוף נתונים
<ol><li>תעד את מרחק הריצה, הזמן הכולל והמהירות בכל פעם שהמהירות משתנה. הערה: הליכונים מודרניים עשויים לאסוף נתונים רבים אחרים, ולכן חיוני להכיר את מדריך ההליכון כדי לנצל את מלוא הפוטנציאל של הציוד.</li>
	<li>שימו לב לשינויים אפשריים בהתנהגות בעלי החיים, כגון צליעה. הערה: במידת הצורך, פנה לווטרינר וודא כי בעל החיים מקבל משככי כאבים הדרושים. הסר את החיה מתרגילים עתידיים עד שהיא מתאוששת לחלוטין.</li>
</ol>6. טיפול פוסט-פרוצדורלי
<ol><li>ודא שלבעל החיים יש גישה לנקודת המים.</li>
	<li>לתגמל את החיה, למשל, עם פינוקים או צעצועים.</li>
	<li>עקוב אחר בעל החיים במשך 30 דקות לאחר הריצה עבור תופעות לוואי אפשריות.</li>
</ol>

הערכת סבילות לפעילות גופנית של חזירים הנתונים לפעילות גופנית

<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>

המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.

ניסוי גדול זה בהתעמלות בבעלי חיים מחקה את הבדיקה המשמשת במרפאות, ומצמצם את הפער בנקודות הקצה בין המחקרים הפרה-קליניים לבין הניסויים הקליניים. זה יכול להיות מיושם כדי להעריך את היעילות של טיפולים חדשים עבור מחלות לב וכלי דם חמורות, כגון טרשת עורקים obliterans, אי ספיקת לב, ומחלות לב איסכמי. נקודו...

מחלות לב וכלי דם כרוניות הן גורמים משמעותיים לתמותה ותחלואה ברחבי העולם 1,2. למרות שהטיפולים הנוכחיים יעילים עבור רוב החולים, רבים עדיין אינם יכולים להפיק תועלת מהטיפולים הנוכחיים בגלל, למשל, מחלות כרוניות מפושטות או תחלואה נלווית. בנוסף, בחלק מהחולים, הסימפטומים הלבביים אינם משוחררים על ידי הטיפולים הזמינים, ומחלת הלב וכלי הדם שלהם מתקדמת למרות הטיפול הרפואי האופטימלי3. לכן, יש צורך ברור לפתח אפשרויות טיפול חדשניות למחלות לב וכלי דם קשות.
במהלך השנים האחרונות התגלו מסלולים מולקולריים חדשים ודרכים לתמרן מטרות אלה, מה שהופך ריפוי גנטי, תרפיה תאית וטיפולים חדשניים אחרים לאופציה מציאותית לטיפול במחלות לב וכלי דם חמורות4. עם זאת, לאחר תוצאות פרה-קליניות מבטיחות, יישומים קרדיווסקולריים רבים לא הצליחו לעמוד בציפיות בניסויים קליניים. למרות היעילות הירודה בניסויים קליניים, מספר ניסויים ביססו פרופילי בטיחות טובים של טיפולים חדשניים 5,6,7,8,9. לפיכך, הבאת טיפולים קרדיווסקולריים חדשים לחולים תדרוש גישות משופרות ומודלים פרה-קליניים טובים יותר, הגדרות מחקר ונקודות קצה במחקרים פרה-קליניים שיכולים לחזות יעילות קלינית.
במודלים של בעלי חיים, הדגש היה בדרך כלל על נקודות קצה קלות לכימות, כגון מספר ושטח כלי הדם הנימיים המחושבים מקטעים היסטולוגיים או פרמטרים מהדמיית החדר השמאלי במנוחה ותחת לחץ פרמקולוגי. בניסויים קליניים, נקודות קצה רבות היו סובייקטיביות יותר, כגון סבילות לפעילות גופנית או הקלה בסימפטומים4. לפיכך, סביר להניח כי נקודות הקצה במחקרים פרה-קליניים ובניסויים קליניים מודדות היבטים שונים של הטיפול היישומי. לדוגמה, עלייה בכמות כלי הדם לא תמיד מתואמת עם זילוח טוב יותר, תפקוד הלב או סבילות לפעילות גופנית. עם זאת, שני סוגי נקודות הקצה נדרשים כדי לפתח גישות טיפוליות מוצלחות10. ובכל זאת, המטרה העיקרית היא תמיד להקל על הסימפטומים ולשפר את הפרוגנוזה ואיכות החיים של המטופל. כדי להשיג זאת, יש להתאים טוב יותר את מדידות נקודות הקצה בין מחקרים פרה-קליניים וקליניים4.
כושר לב-ריאה משקף את היכולת של מערכות הדם והנשימה לספק חמצן במהלך פעילות גופנית ממושכת, ובכך הוא מכמת את היכולת התפקודית של הפרט. יכולת תפקודית היא סמן פרוגנוסטי מרכזי מכיוון שהיא מנבא עצמאי חזק לסיכון לתמותה קרדיווסקולרית ותמותה מכל הסיבות11. שיפורים בכושר הלב-ריאה קשורים לסיכון מופחת לתמותה12. בדיקות פעילות גופנית מתאימות להערכת ביצועים אירוביים ותגובות טיפול במחלות לב וכלי דם. בהתאם לזמינות, הבדיקות מבוצעות על ארגומטר אופניים או הליכון. בדרך כלל משתמשים בעלייה הדרגתית בעומס העבודה לדקה, ונמנעים עליות פתאומיות; זה מוביל לתגובה פיזיולוגית ליניארית. המשתנים החשובים ביותר במבחני האימון כוללים את זמן האימון הכולל, מקבילות מטבוליות (METs) שהושגו, קצב הלב ושינויים בקו אלקטרוקרדיוגרמה (ECG) בין קומפלקס QRS (גלי Q, R ו- S) וגל T (קטע ST). למבחני מאמץ קליניים יש עלויות נמוכות והם נגישים בקלות13. מסיבות אלה, בדיקות מתח, כגון מבחן הליכה של 6 דקות, היו בשימוש נרחב במרפאות ויש להשתמש בהם גם בהערכה פרה-קלינית של טיפולים חדשים.
למיטב ידיעתנו, אין מודלים מתוארים היטב של בעלי חיים גדולים להערכת היעילות התפקודית של ריפוי גנטי או טיפולים חדשניים אחרים. לכן, מבחן התרגיל הרלוונטי מבחינה קלינית מספק פרספקטיבה מצוינת להערכת היעילות של טיפולים חדשים אלה בסביבה הפרה-קלינית.

<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

למרות ההתקדמות בטיפולים, מחלות לב וכלי דם הן עדיין אחד הגורמים הגדולים ביותר לתמותה ותחלואה בעולם. אנגיוגנזה טיפולית מבוססת ריפוי גנטי היא גישה מבטיחה לטיפול בחולים עם תסמינים משמעותיים, למרות טיפול תרופתי אופטימלי ופרוצדורות פולשניות. עם זאת, טכניקות מבטיחות רבות לטיפול גנטי קרדיווסקולרי לא הצליחו להשיג את הציפיות בניסויים קליניים. הסבר אחד הוא חוסר התאמה בין נקודות קצה פרה-קליניות וקליניות המשמשות למדידת יעילות. במודלים של בעלי חיים, הדגש היה בדרך כלל על נקודות קצה קלות לכימות, כגון מספר ושטח כלי הדם הנימים המחושבים מקטעים היסטולוגיים. מלבד תמותה ותחלואה, נקודות הקצה בניסויים קליניים הן סובייקטיביות, כגון סבילות לפעילות גופנית ואיכות חיים. עם זאת, נקודות הקצה הפרה-קליניות והקליניות מודדות ככל הנראה היבטים שונים של הטיפול היישומי. עם זאת, שני סוגי נקודות הקצה נדרשים לפיתוח גישות טיפוליות מוצלחות. במרפאות, המטרה העיקרית היא תמיד להקל על הסימפטומים של החולים ולשפר את הפרוגנוזה ואיכות החיים שלהם. כדי להשיג נתוני ניבוי טובים יותר ממחקרים פרה-קליניים, יש להתאים טוב יותר את מדידות נקודות הקצה לאלה שבמחקרים קליניים. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לבדיקת אימון הליכון רלוונטית מבחינה קלינית בחזירים. מחקר זה נועד: (1) לספק בדיקת פעילות גופנית אמינה בחזירים שניתן להשתמש בה כדי להעריך את הבטיחות והיעילות התפקודית של ריפוי גנטי וטיפולים חדשניים אחרים, ו-(2) להתאים טוב יותר את נקודות הקצה בין מחקרים פרה-קליניים וקליניים.

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.

מחבר זרקור: מבחן פעילות גופנית להערכת היעילות התפקודית של מערכת הלב וכלי הדם של חזיר  

מבחן פעילות גופנית להערכת היעילות התפקודית של מערכת הלב וכלי הדם של החזיר

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.

צריך ניסיון בעבודה עם בעלי חיים גדולים כדי להצליח עם פרוטוקול זה. חוקרים צריכים להיות מסוגלים להעריך אם בעל חיים מפסיק לרוץ בגלל עייפות או חוסר מוטיבציה. רישום המהירות והמרחק עשוי לעזור להעריך זאת, מאחר שבדרך כלל, חיות חסרות מוטיבציה מפסיקות לרוץ לחלוטין, בעוד שחיות עייפות ממשיכות לרוץ אח?...

Watch this Scientific Journal Video about Exercise Test for Evaluation of the Functional Efficacy of the Pig Cardiovascular System at JoVE.com

הפרוטוקול הנוכחי מתאר מודל ניסוי גדול של פעילות גופנית בבעלי חיים כדי להעריך את היכולת התפקודית של מערכת הלב וכלי הדם להערכת היעילות של טיפולים חדשים בסביבה הפרה-קלינית. זה דומה למבחן תרגיל קליני.

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

מטרת המחקר היא לספק בדיקת פעילות גופנית אמינה לחזירים שניתן להשתמש בה כדי להעריך את הבטיחות והיעילות התפקודית של ריפוי גנטי וטיפולים חדשניים אחרים. בדרך כלל, מחקרים בבעלי חיים קרדיווסקולריים מדגישים נקודות קצה הניתנות לכימות בקלות, בדיוק כמו שטח נימי המחושב מהחלקים ההיסטולוגיים. לעומת זאת, מחקרים קליניים משתמשים בנקודות קצה סובייקטיביות יותר כגון סבילות עודפת.פרוטוקול זה מתאים טוב יותר לנקודות הקצה בין מחקרים פרה-קליניים וקליניים. השיטות שפורסמו בעבר עם מפגשי ריצה ארוכים יותר נועדו להעריך הסתגלות לפעילות גופנית כרונית, בעוד שהשיטה המוצגת מתאימה יותר להערכת כושר נשימתי לבבי.

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

980 Views.  University of Eastern Finland. מטרת המחקר היא לספק בדיקת פעילות גופנית אמינה לחזירים שניתן להשתמש בה כדי להעריך את הבטיחות והיעילות התפקודית של ריפוי גנטי וטיפולים חדשניים אחרים. בדרך כלל, מחקרים בבעלי חיים קרדיווסקולריים מדגישים נקודות קצה הניתנות לכימות בקלות, בדיוק כמו שטח נימי המחושב מהחלקים ההיסט...

Video: מחבר זרקור: מבחן פעילות גופנית להערכת היעילות התפקודית של מערכת הלב וכלי הדם של חזיר  

Despite the progress in treatments, cardiovascular diseases are still one of the biggest causes of mortality and morbidity worldwide. Gene therapy-based therapeutic angiogenesis is a promising approach for treating patients with significant symptoms, despite optimal pharmacological therapy and invasive procedures. However, many promising cardiovascular gene therapy techniques have failed to accomplish expectations in clinical trials. One explanation is a mismatch between preclinical and clinical endpoints used to measure efficacy. In animal models, the emphasis has usually been on easily quantifiable endpoints, such as the number and area of the capillary vessels calculated from histological sections. Apart from mortality and morbidity, endpoints in clinical trials are subjective, such as exercise tolerance and quality of life. However, the preclinical and clinical endpoints likely measure different aspects of the applied therapy. Nevertheless, both types of endpoints are required to develop successful therapeutic approaches. In clinics, the main goal is always to alleviate patients' symptoms and improve their prognosis and quality of life. To achieve better predictive data from preclinical studies, endpoint measurements must be better matched to those in clinical studies. Here, we introduce a protocol for a clinically relevant treadmill exercise test in pigs. This study aims to: (1) provide a reliable exercise test in pigs that can be used to evaluate the safety and functional efficacy of gene therapy and other novel therapies, and (2) better match the endpoints between preclinical and clinical studies.

The present protocol describes a large animal exercise test model to assess the functional capacity of the cardiovascular system for evaluating the efficiency of new therapies in the preclinical setting. It is comparable to a clinical exercise test.

Evaluation of Exercise Tolerance of Pigs Subjected to Exercise Test: Track Setup and Pig Exercise Monitoring

To begin, set up a one-way running track using gates and hinges to prevent the back movement of the pigs. Place a sheet of transparent plastic as a front wall to the treadmill. Place an ECG monitor and a defibrillator next to the treadmill.Let the pigs acclimatize to the setup by keeping the gates open so that they can walk free on the track and explore the environment. When the animals have adjusted, turn the treadmill on and let the animals run for short durations, such as seven minutes. Place ECG electrodes in low movement locations on the pig's body, such as the scapulas or the chest.Turn the treadmill on and set the incline at 5 to 10%Begin with a speed of two kilometers per hour when the animal is on the treadmill. Increase the speed by 0.5 kilometers per hour every minute until five kilometers per hour is attained. If the animal is not running at the desired speed, give it a gentle nudge from the back.Record the heart changes during the run. Record the run distance, total time, and speed every time the speed is changed. The animals lacking motivation stopped running completely, whereas the fatigued animals reduced their speed, but kept running.Exercise tolerance was lower in the animals with reduced ejection fractions resulting in reduced speed throughout the exercise. ECG showed a heart rate of 176 beats per minute three minutes after beginning the test. The heartbeat increased to 250 beats per minute, 10 minutes after running.