Teste Ergométrico para Avaliação da Eficácia Funcional do Sistema Cardiovascular de Suínos
Summary
O presente protocolo descreve um modelo de teste de exercício em animais de grande porte para avaliar a capacidade funcional do sistema cardiovascular para avaliar a eficiência de novas terapias no contexto pré-clínico. É comparável a um teste de exercício clínico.
Abstract
Apesar dos avanços nos tratamentos, as doenças cardiovasculares ainda são uma das maiores causas de mortalidade e morbidade no mundo. A angiogênese terapêutica baseada em terapia gênica é uma abordagem promissora para o tratamento de pacientes com sintomas significativos, apesar da terapia farmacológica ideal e dos procedimentos invasivos. No entanto, muitas técnicas promissoras de terapia gênica cardiovascular falharam em atingir as expectativas em ensaios clínicos. Uma explicação é uma incompatibilidade entre os desfechos pré-clínicos e clínicos usados para medir a eficácia. Em modelos animais, a ênfase tem sido geralmente em desfechos facilmente quantificáveis, como o número e a área dos vasos capilares calculados a partir de cortes histológicos. Além da mortalidade e morbidade, os desfechos nos ensaios clínicos são subjetivos, como tolerância ao exercício e qualidade de vida. No entanto, os desfechos pré-clínicos e clínicos provavelmente medem diferentes aspectos da terapia aplicada. No entanto, ambos os tipos de desfechos são necessários para desenvolver abordagens terapêuticas bem-sucedidas. Nas clínicas, o principal objetivo é sempre aliviar os sintomas dos pacientes e melhorar seu prognóstico e qualidade de vida. Para obter melhores dados preditivos de estudos pré-clínicos, as medidas de desfecho devem ser mais bem combinadas com aquelas em estudos clínicos. Aqui, apresentamos um protocolo para um teste de exercício em esteira rolante clinicamente relevante em porcos. Este estudo visa: (1) fornecer um teste de exercício confiável em suínos que possa ser usado para avaliar a segurança e eficácia funcional da terapia gênica e outras novas terapias, e (2) combinar melhor os desfechos entre estudos pré-clínicos e clínicos.
Introduction
As doenças cardiovasculares crônicas são importantes causas de mortalidade e morbidade em todo omundo1,2. Embora os tratamentos atuais sejam eficazes para a maioria dos pacientes, muitos ainda não podem se beneficiar das terapias atuais devido, por exemplo, a doenças crônicas difusas ou comorbidades. Além disso, em alguns pacientes, os sintomas cardíacos não são aliviados pelos tratamentos disponíveis, e sua doença cardiovascular progride apesar da terapia medicamentosa ideal3. Assim, há uma clara necessidade de desenvolver novas opções de tratamento para doenças cardiovasculares graves.
Durante os últimos anos, novas vias moleculares e maneiras de manipular esses alvos foram descobertas, tornando a terapia gênica, a terapia celular e outras novas terapias uma opção realista para o tratamento de doenças cardiovasculares graves4. No entanto, após resultados pré-clínicos promissores, muitas aplicações cardiovasculares não conseguiram atender às expectativas em ensaios clínicos. Apesar da baixa eficácia em ensaios clínicos, vários estudos estabeleceram bons perfis de segurança de novas terapias 5,6,7,8,9. Assim, trazer novas terapias cardiovasculares para os pacientes exigirá melhores abordagens e melhores modelos pré-clínicos, configurações de estudo e desfechos em estudos pré-clínicos que possam predizer a eficácia clínica.
Em modelos animais, a ênfase tem sido geralmente em desfechos facilmente quantificáveis, como o número e a área de vasos capilares calculados a partir de cortes histológicos ou parâmetros de imagem do ventrículo esquerdo em repouso e sob estresse farmacológico. Em ensaios clínicos, muitos desfechos têm sido mais subjetivos, como tolerância ao exercício ou alívio dos sintomas4. Assim, é provável que os desfechos em estudos pré-clínicos e ensaios clínicos meçam diferentes aspectos da terapia aplicada. Por exemplo, um aumento na quantidade de vasos sanguíneos nem sempre se correlaciona com melhor perfusão, função cardíaca ou tolerância ao exercício. No entanto, ambos os tipos de desfechos são necessários para o desenvolvimento de abordagens terapêuticasbem-sucedidas 10. Ainda assim, o principal objetivo é sempre aliviar os sintomas e melhorar o prognóstico e a qualidade de vida do paciente. Para isso, as medidas dos desfechos devem ser mais bem pareadas entre os estudos pré-clínicos e clínicos4.
A aptidão cardiorrespiratória reflete a capacidade dos sistemas circulatório e respiratório de fornecer oxigênio durante a atividade física sustentada e, assim, quantifica a capacidade funcional de um indivíduo. A capacidade funcional é um importante marcador prognóstico, pois é um forte preditor independente para o risco de mortalidade cardiovascular e por todas as causas11. Melhorias na aptidão cardiorrespiratória estão associadas à redução do risco de mortalidade12. Os testes ergométricos são adequados para avaliar o desempenho aeróbio e as respostas ao tratamento em doenças cardiovasculares. Dependendo da disponibilidade, os testes são realizados em cicloergômetro ou esteira. Geralmente utiliza-se um aumento gradual da carga de trabalho por minuto e evitam-se aumentos abruptos; Isso leva a uma resposta fisiológica linear. As variáveis mais importantes nos testes de exercício incluem o tempo total de exercício, equivalentes metabólicos (METs) alcançados, frequência cardíaca e alterações na linha do eletrocardiograma (ECG) entre o complexo QRS (ondas Q, R e S) e a onda T (segmento ST). Os testes clínicos de estresse têm baixo custo e são de fácil acesso13. Por essas razões, testes de esforço, como o teste de caminhada de 6 min, têm sido amplamente utilizados na clínica e também devem ser utilizados na avaliação pré-clínica de novas terapias.
Até onde sabemos, não existem modelos animais de grande porte bem descritos para avaliar a eficácia funcional da terapia gênica ou de outras terapias novas. Portanto, o teste ergométrico clinicamente relevante fornece uma excelente perspectiva para avaliar a eficácia dessas novas terapias no cenário pré-clínico.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este teste de exercício animal de grande porte imita o teste usado em clínicas, reduzindo a lacuna nos desfechos entre os estudos pré-clínicos e os ensaios clínicos. Pode ser aplicado para avaliar a eficácia de novos tratamentos para doenças cardiovasculares graves, como arteriosclerose obliterante, insuficiência cardíaca e cardiopatias isquêmicas. Os momentos aplicados neste protocolo podem variar de acordo com o tratamento testado. Este protocolo foi padronizado com base em uma longa experiência de trabalho …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O autor gostaria de agradecer a Minna Törrönen, Riikka Venäläinen, Heikki Karhunen e Inkeri Niemi do National Laboratory Animal Center por sua assistência no trabalho com animais. Este estudo é apoiado pela Academia Finlandesa, ERC e CardioReGenix EU Horizon grant.
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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