Test da sforzo per la valutazione dell'efficacia funzionale del sistema cardiovascolare suino
Summary
Il presente protocollo descrive un modello di test da sforzo su animali di grandi dimensioni per valutare la capacità funzionale del sistema cardiovascolare per valutare l’efficacia di nuove terapie in ambito preclinico. È paragonabile a un test da sforzo clinico.
Abstract
Nonostante i progressi nei trattamenti, le malattie cardiovascolari sono ancora una delle maggiori cause di mortalità e morbilità in tutto il mondo. L’angiogenesi terapeutica basata sulla terapia genica è un approccio promettente per il trattamento di pazienti con sintomi significativi, nonostante la terapia farmacologica ottimale e le procedure invasive. Tuttavia, molte promettenti tecniche di terapia genica cardiovascolare non sono riuscite a soddisfare le aspettative negli studi clinici. Una spiegazione è una mancata corrispondenza tra endpoint preclinici e clinici utilizzati per misurare l’efficacia. Nei modelli animali, l’enfasi è stata solitamente posta su endpoint facilmente quantificabili, come il numero e l’area dei vasi capillari calcolati dalle sezioni istologiche. Oltre alla mortalità e alla morbilità, gli endpoint negli studi clinici sono soggettivi, come la tolleranza all’esercizio e la qualità della vita. Tuttavia, gli endpoint preclinici e clinici probabilmente misurano diversi aspetti della terapia applicata. Tuttavia, entrambi i tipi di endpoint sono necessari per sviluppare approcci terapeutici di successo. Nelle cliniche, l’obiettivo principale è sempre quello di alleviare i sintomi dei pazienti e migliorare la loro prognosi e la qualità della vita. Per ottenere migliori dati predittivi dagli studi preclinici, le misurazioni degli endpoint devono essere meglio abbinate a quelle degli studi clinici. Qui, introduciamo un protocollo per un test da sforzo sul tapis roulant clinicamente rilevante nei suini. Questo studio mira a: (1) fornire un test da sforzo affidabile nei suini che possa essere utilizzato per valutare la sicurezza e l’efficacia funzionale della terapia genica e di altre nuove terapie e (2) abbinare meglio gli endpoint tra studi preclinici e clinici.
Introduction
Le malattie cardiovascolari croniche sono cause significative di mortalità e morbilità in tutto il mondo 1,2. Sebbene i trattamenti attuali siano efficaci per la maggior parte dei pazienti, molti non possono ancora beneficiare delle attuali terapie a causa, ad esempio, di malattie croniche diffuse o comorbilità. Inoltre, in alcuni pazienti, i sintomi cardiaci non sono alleviati dai trattamenti disponibili e la loro malattia cardiovascolare progredisce nonostante la terapia medica ottimale3. Pertanto, vi è una chiara necessità di sviluppare nuove opzioni di trattamento per gravi malattie cardiovascolari.
Negli ultimi anni sono stati scoperti nuovi percorsi molecolari e modi per manipolare questi obiettivi, rendendo la terapia genica, la terapia cellulare e altre nuove terapie un’opzione realistica per il trattamento di gravi malattie cardiovascolari4. Tuttavia, dopo risultati preclinici promettenti, molte applicazioni cardiovascolari non sono riuscite a soddisfare le aspettative negli studi clinici. Nonostante la scarsa efficacia negli studi clinici, diversi studi hanno stabilito buoni profili di sicurezza delle nuove terapie 5,6,7,8,9. Pertanto, portare nuove terapie cardiovascolari ai pazienti richiederà approcci migliori e migliori modelli preclinici, impostazioni di studio ed endpoint negli studi preclinici in grado di prevedere l’efficacia clinica.
Nei modelli animali, l’enfasi è stata solitamente posta su endpoint facilmente quantificabili, come il numero e l’area dei vasi capillari calcolati dalle sezioni istologiche o dai parametri dell’imaging del ventricolo sinistro a riposo e sotto stress farmacologico. Negli studi clinici, molti endpoint sono stati più soggettivi, come la tolleranza all’esercizio o il sollievo dai sintomi4. Pertanto, è probabile che gli endpoint negli studi preclinici e negli studi clinici misurino diversi aspetti della terapia applicata. Ad esempio, un aumento della quantità di vasi sanguigni non è sempre correlato a una migliore perfusione, funzione cardiaca o tolleranza all’esercizio. Tuttavia, entrambi i tipi di endpoint sono necessari per sviluppare approcci terapeutici di successo10. Tuttavia, l’obiettivo principale è sempre quello di alleviare i sintomi e migliorare la prognosi e la qualità della vita del paziente. Per raggiungere questo obiettivo, le misurazioni degli endpoint devono essere meglio abbinate tra studi preclinici e clinici4.
L’idoneità cardiorespiratoria riflette la capacità dei sistemi circolatorio e respiratorio di fornire ossigeno durante l’attività fisica sostenuta e quindi quantifica la capacità funzionale di un individuo. La capacità funzionale è un marcatore prognostico chiave in quanto è un forte predittore indipendente per il rischio di mortalità cardiovascolare e per tutte le cause11. I miglioramenti nell’idoneità cardiorespiratoria sono associati a un ridotto rischio di mortalità12. I test da sforzo sono adatti per valutare le prestazioni aerobiche e le risposte al trattamento nelle malattie cardiovascolari. A seconda della disponibilità, i test vengono eseguiti su un cicloergometro o un tapis roulant. Di solito viene utilizzato un aumento graduale del carico di lavoro al minuto e si evitano aumenti bruschi; Questo porta ad una risposta fisiologica lineare. Le variabili più importanti nei test da sforzo includono il tempo di esercizio totale, gli equivalenti metabolici (MET) raggiunti, la frequenza cardiaca e i cambiamenti su una linea di elettrocardiogramma (ECG) tra il complesso QRS (onde Q, R e S) e l’onda T (segmento ST). Gli stress test clinici hanno costi bassi e sono facilmente accessibili13. Per questi motivi, gli stress test, come il test di 6 minuti di camminata, sono stati ampiamente utilizzati nelle cliniche e dovrebbero essere utilizzati anche nella valutazione preclinica di nuove terapie.
Per quanto ne sappiamo, non esistono modelli animali di grandi dimensioni ben descritti per valutare l’efficacia funzionale della terapia genica o di altre nuove terapie. Pertanto, il test da sforzo clinicamente rilevante fornisce una prospettiva eccellente per valutare l’efficacia di queste nuove terapie in ambito preclinico.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo test da sforzo su animali di grandi dimensioni imita il test utilizzato nelle cliniche, riducendo il divario negli endpoint tra gli studi preclinici e gli studi clinici. Può essere applicato per valutare l’efficacia di nuovi trattamenti per gravi malattie cardiovascolari, come l’arteriosclerosi obliterante, l’insufficienza cardiaca e le cardiopatie ischemiche. I punti temporali applicati in questo protocollo possono variare a seconda del trattamento testato. Questo protocollo è stato standardizzato sulla base di…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
L’autore desidera ringraziare Minna Törrönen, Riikka Venäläinen, Heikki Karhunen e Inkeri Niemi del National Laboratory Animal Center per la loro assistenza nel lavoro sugli animali. Questo studio è supportato dalla Finnish Academy, dal CER e dalla sovvenzione CardioReGenix EU Horizon.
Materials
| Defibrillator | Zoll M series | TO9K116790 | All portable defribrillators will work |
| Defibrillator pads | Philips | M3713A | All pads work, as long as the pads are compatible with the defibrillator |
| ECG electrodes | Several providers | Prefer ECG electrodes designed for exercise tests | |
| Loop recorder | Abbott Oy | DM3500 | Optional for rhythm monitoring |
| Patient monitor | Schiller Argus LCM Plus | 7,80,05,935 | All portable ecg monitors will work |
| Pigs | Emolandia Oy | ||
| Treadmill | NordicTrack | All treadmills with adjustable incline and speed are suitable for the exercise test. The treadmill should be as long and wide as possible. | |
| Ultrasound system | Philips EPIQ 7 ultrasound | ||
| Various building materials | Several providers | For building fences, ramps and gates according to the Figure 1 and Figure 2 | |
| Various treats for the animals |
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