癫痫持续状态后大鼠心脏风险指标及对乌头碱诱发心律失常易感性的ECG评估方法

本实验的总体目标是评估实验动物在发生癫痫发作后的心脏电生理功能及心室心律失常的易感性。首先，将输注导管插入经历癫痫发作的动物颈静脉中。随后，在胸壁肌肉中植入电极，以记录心脏心电图（ECG）。

随后在对照条件下以及颈静脉输注诱发心律失常的试剂期间记录心电图。最后对心电图记录进行评估。最终可获得结果显示，癫痫发作会改变心脏电生理功能，并增加致命性室性心律失常的风险。

通过分析心电图（ECG）记录，癫痫发作引起的心电图变化可作为预测心脏性猝死风险的预后指标。该技术的主要优势在于，这些在人体中属于非侵入性的操作，能够获得心脏电活动的记录，用于预测致死性心律失常的风险。此外，在动物模型中，心脏活动的变化可直接与心律失常的易感性相关联。

该方法可用于解决癫痫疾病领域中的一个关键问题，即癫痫持续状态及癫痫发作后心脏电活动改变与突发性心脏死亡之间的关系。这些技术对癫痫疾病的治疗具有重要意义，尤其适用于识别因癫痫发作而导致心脏功能障碍的高风险个体。

采用这种非侵入性方法可将动物置于心脏保护性治疗中，以降低心源性猝死的风险。尽管该方法可用于研究与癫痫发作相关的 cardiac dysfunctions（心脏功能障碍），但它同样适用于任何可表现为致死性心室心律失常且能在动物模型中复制的病理状态。通常情况下，熟悉啮齿类或其他小型动物基本手术技术的研究人员在使用该方法时不会遇到困难。

我们最初萌生了使用该方法的想法，并希望找到一种快速、经济且易于操作的心功能评估方法，同时该方法也可适用于人类疾病的诊断。在将心电图（ECG）电极植入大鼠体内以采集数据，并通过静脉输注乌头碱等致心律失常药物诱导心律失常之前，需先制备颈静脉导管：取一段长100毫米的PE 50聚乙烯管，将其一端削成斜面，随后钝化该斜面，再用肝素化生理盐水充满导管。接下来，使用两段长度均为100毫米的绝缘银线制备心电图记录电极。

将两根导线的一端去皮，并焊接到微型连接器上。然后拧紧绝缘层，形成用作接地的第三根导线。焊接完成后，用环氧树脂密封导线。从导线远端剥离5毫米的绝缘层，并弃去，以植入颈静脉导管。

首先通过腹腔注射乌拉坦对动物进行麻醉。此剂量足以在整个操作过程中维持动物处于适当的麻醉水平。该手术为非存活手术。

通过夹捏脚趾确认动物已达到适当的麻醉水平。然后剃除从锁骨到下颌的右侧颈部区域毛发，并剃除胸部毛发。接着，用碘酒酒精对已剃毛的颈部区域进行消毒，并在颈动脉上方的皮肤做一纵向切口，使用尖端精细的弯头解剖镊子将切口打开。

轻轻分离皮肤与下方肌肉，然后分离覆盖颈静脉的肌肉。最后，采用类似技术，将颈静脉从其下方组织中游离出来。取两段2号外科丝线，从颈静脉下方穿过，并将缝线分别置于头侧和尾侧。

在切口的大部分位置结扎近端血管，以阻断静脉内的血流。牵拉所有结扎线，将血管从下方组织上提起，并使用显微剪刀或23号针头进行小切口。

然后插入先前制备的充满肝素的PE 50聚乙烯导管的钝性斜面末端，并将导管尖端向前推进约八毫米，至右心房水平。通过将结扎线围绕血管和导管一并打结，固定导管。最后，使用伤口夹或缝线关闭切口。

导管植入后，将动物仰卧位放置，并对其胸部剃毛区域进行消毒。放置电极时，在胸部的右上象限和左下象限各做一个10毫米的纵向切口，分离切口上方的皮肤以暴露胸肌，使用较细的外科丝线缝合固定。将银丝电极暴露的5毫米尖端分别插入两个暴露区域的胸肌中。

使用伤口夹关闭切口，并将微型连接器插入记录设备。在动物置于接地金属板上并用毛巾 loosely 包裹的 20 至 30 分钟平衡期后，使用 Power Lab 数据采集系统和 Macintosh 计算机或类似硬件和软件进行 ECG 记录。为维持其体温，记录 20 分钟 ECG，将颈静脉导管连接至放置在可编程输液泵中的远程注射器。

开始乌头碱输注，以每分钟每公斤5微克的恒定剂量持续输注7分钟，在计算机记录上标记输注开始时间点，记录心室颤动发生时间或输注结束时间。采用经批准的程序对动物实施安乐死。QT间期代表心室电活动的总持续时间。

该图显示了一个模型心电图记录以及 QT 间期的持续时间。在 20 分钟对照记录期间，选取其中连续 5 分钟时间段内所有记录的心跳，计算 Q 波起始至 T 波终止之间的平均时间，以校正心率差异对 QT 间期的影响。使用此处所示的 Bass 公式，其中 RR 为心跳之间的平均间期。

RR间期计算为分析期间连续Q波之间的时间间隔。QT离散度通过计算每只动物记录到的最大QT间期与最小QT间期之差得出。为分析心率变异性，可使用如LabChart 7等软件程序，该程序可分析在分析期间获得的RR间期变异，并计算心率的时间域和/或频谱域指标。

为了分析心室心律失常的易感性，需计算从乌头碱输注开始至首次出现室性期前收缩、室性心动过速和心室颤动之间的时间潜伏期。该图展示了对照组大鼠以及在测试前一周经历过癫痫持续状态（SE）的大鼠在频域内心率变异性（HRV）的一种测量指标，即RR间期标准差的均方根值（R-M-S-S-D）。

这种心率变异性（HRV）指标反映了心脏副交感神经功能调控的变化，在脓毒症动物模型中显著降低。该图显示，校正后的QT间期和QT离散度均显著增加。综合脓毒症发生两周后的数据表明，脓毒症会增加心室心律失常的风险。

这一预测得到了研究结果的支持：在这些研究中，诱导实验性心律失常所需的乌头碱输注时间，在经历癫痫持续状态（SE）后的动物中显著更短。通常情况下，若操作得当，该过程大约需要一个半小时即可完成。在进行该操作时，需注意保持颈静脉导管通畅，并确保心电图电极的构建和植入方式能够产生尽可能无噪声的信号。观看本视频后，您应能够充分理解如何评估心脏的电活动，并将其与致死性心室心律失常的易感性相关联。

在与心源性猝死相关的啮齿类动物病理模型中。