Methoden zur EKG-Auswertung der Indikatoren des Cardiac Risk, und die Anfälligkeit für Aconitin-induzierten Arrhythmien in Ratten nach Status epilepticus

Zusammenfassung

Techniken zur Messung der elektrischen Aktivität des Herzens durch Elektrokardiogramm (EKG), und die Analyse der kardialen Risikofaktoren und die Anfälligkeit für Herzrhythmusstörungen folgenden Status epilepticus (SE) in der Ratte beschrieben.

Zusammenfassung

Lethal Herzrhythmusstörungen beitragen, die Sterblichkeit in einer Reihe von pathologischen Zuständen. Mehrere Parameter aus einem nicht-invasive, leicht zu erhalten Elektrokardiogramm (EKG) gewonnen werden gegründet, prognostische Indikatoren des kardialen Risikos bei Patienten mit einer Reihe von Kardiomyopathien gut validiert. Erhöhte Herzfrequenz, verringerte Herzfrequenz-Variabilität (HRV) und erhöht die Dauer und die Variabilität der kardialen ventrikulären elektrischen Aktivität (QT-Intervall) sind alle Anzeichen für verbesserte kardiale Risiko ^1-4. In Tiermodellen, ist es wertvoll, um diese EKG-abgeleiteten Variablen und die Anfälligkeit für experimentell induzierten Arrhythmien zu vergleichen. Die intravenöse Infusion von der arrhythmogene Agent Aconitin wurde häufig verwendet, um die Anfälligkeit für Arrhythmien in einer Reihe von experimentellen Bedingungen, einschließlich Tiermodellen der Depression ⁵ und ⁶ Hypertonie zu bewerten, folgende Übung ⁷ und Exposition gegenüber Luftschadstoffen ^8, sowie die Bestimmung der antiarrhythmischen Wirksamkeit von pharmakologischen Wirkstoffen ^9,10.

Anzumerken ist, dass QT-Dispersion in den Menschen ein gewisses Maß an QT-Intervall Unterschiede zwischen den vollen Satz von Leads aus einer Standard-12-Kanal-EKG ist. Folglich ist das Maß der QT-Dispersion von der 2-Kanal-EKG bei der Ratte in diesem Protokoll beschriebenen anders als die von der menschlichen EKG-Aufzeichnungen berechnet. Dies stellt eine Einschränkung in der Übersetzung der Daten von Nagetieren auf den Menschen klinischen Medizin erhalten.

Status epilepticus (SE) ist ein einziger Anfall oder eine Reihe von immer wiederkehrenden Anfällen, die länger als 30 min ^{11,12 11,12,} und die Ergebnisse in der Sterblichkeit in 20% der Fälle ^13. Viele Menschen überleben die SE, aber sterben innerhalb von 30 Tagen ^14,15. Der Mechanismus (s) dieser verzögerten Mortalität ist noch nicht vollständig verstanden. Es wurde vorgeschlagen, dass tödliche ventrikuläre Arrhythmien, viele dieser Todesfälle ^14-17 beitragen. Neben SE, sind Patienten, bei denen spontan wiederkehrende Anfälle, zB Epilepsie, bei Gefahr des vorzeitigen plötzlichen und unerwarteten Tod mit Epilepsie (SUDEP) ¹⁸ verbunden. Wie bei SE, sind die genauen Mechanismen der Vermittlung SUDEP nicht bekannt. Es wurde vorgeschlagen, dass ventrikuläre Anomalien und die daraus resultierenden Herzrhythmusstörungen einen wesentlichen Beitrag ^18-22 machen.

Zur Untersuchung der Mechanismen der Beschlagnahme im Zusammenhang mit Herztod, und die Wirksamkeit der kardioprotektive Therapien ist es notwendig, sowohl EKG-abgeleitete Indikatoren des Risikos zu erhalten und zu bewerten Anfälligkeit für Herzrhythmusstörungen in Tiermodellen von Anfallsleiden ^23-25. Hier beschreiben wir Verfahren zur Implantation EKG-Elektroden in der Sprague-Dawley Laborratte (Rattus norvegicus), nach SE, Sammlung und Analyse von EKG-Aufzeichnungen, und die Induktion von Arrhythmien während iv Infusion von Aconitin.

Diese Verfahren können verwendet werden, um direkt die Beziehungen zwischen werden EKG-derived Maßnahmen der Herz-elektrische Aktivität und die Anfälligkeit für ventrikuläre Arrhythmien in Ratten-Modelle von Krampfanfällen oder einer Erkrankung mit einem erhöhten Risiko für einen plötzlichen Herztod assoziiert.

Protokoll

1 ist. Materialien für den Bau

1. A Halsschlagader Katheter ist aus einem Stück (100 mm) von PE-50 Polyethylen-Rohr, an einem Ende abgeschrägt gebaut, und dann mit Heparin Kochsalzlösung (50 U Heparin / ml Kochsalzlösung) gefüllt.
2. Die EKG-Aufzeichnung Elektroden sind aus zwei 100 mm Längen von isolierten Silberdraht (30 AWG) konstruiert. Ein Ende der beiden Drähte abisoliert und verlötet eine Mikrostecker, und die Dämmung ist verdreht, um eine dritte Leitung, die als Boden dient bilden. Fünf-mm Isolierung aus dem distalen Ende der Drähte entfernt und verworfen.

2. Die Implantation Jugularvene Katheter

1. Anesthetize das Tier durch die Verabreichung von Urethan-, ip (1,2 g / kg).
2. Prüfen Sie regelmäßig (10 min Intervalle) Narkosetiefe durch die Auswertung der Pedal Rücktritt Reaktion und / oder Augenreflexe. Falls erforderlich, ergänzen Anästhesie.
3. Nachdem das Tier wird an der entsprechenden Ebene der Anästhesie, rasieren der rechten Seite des Halses vom Schlüsselbein bis zum Kinn.
4. Machen Sie einen Längsschnitt (10-15 mm) in der Haut über der Halsschlagader und öffnen Sie den Schnitt.
5. Verwenden stumpf Techniken verbreiten die darunter liegende Muskulatur zu lokalisieren und zu isolieren, die rechte Jugularvene.
6. Setzen Sie zwei Stücke von chirurgischen Seide (# 2) unter der Halsschlagader, und positionieren Sie die Nähte an der rostralen und kaudalen die meisten Teile des Schnittes. Binden Sie die rostral Ligatur zu fließen durch die Vene einzustellen.
7. Ziehen Sie die kaudalen Ligatur des Gefäßes aus dem darunter liegenden Gewebe Aufzug und machen einen kleinen Schnitt. Dann stecken Sie das abgeschrägte Ende des Heparin-gefüllt (50 U / ml Kochsalzlösung) PE-50 Polyethylenkatheter (100 mm lang), und vor der Spitze rund 8 mm, die Höhe des rechten Atriums.
8. Um den Katheter sicher, Krawatte kaudalen Ligatur um die beiden das Schiff und Katheter. Schließlich, in der Nähe der Wunde entweder mit Wundklammern oder Naht.
9. Während der Implantation des Katheters wird das freiliegende Ende entweder mit einem hemostat geklemmt oder gesteckt, um zu verhindern Rückfluss des Blutes vor dem Anbau mit einer Infusionspumpe.

3. Die Implantation CG-Elektroden

1. Legen Sie das Tier auf den Rücken und die Brust zu rasieren.
2. Für die Platzierung der Elektroden, machen zwei Längsschnitten (≈ 10 mm), einer in der oberen rechten und eine in der linken unteren Quadranten der Brust, und frei die darüber liegende Haut um die Brustmuskeln aussetzen.
3. Suture einer der exponierten 5-mm Spitzen der Silber-Draht-Elektroden in die Brustmuskeln in jedem der exponierten Bereichen, und platzieren Sie die Masseelektrode subkutan.
4. Schließen Sie die Schnitte mit Wundklammern und stecken Sie das Mikrostecker in das Aufnahmegerät.
5. Wickeln Sie das Tier locker in ein Handtuch, um die Körpertemperatur während des Verfahrens aufrecht zu erhalten.

4. Aufnahme-EKG

1. Alle Aufnahmen werden mit einem Powerlab Data Acquisition System-und Macintosh-Computer oder eine vergleichbare Hardware / Software (verstärkt, 50X, filtriert, 1-1000 Hz).
2. Nach einer 20-30 min Aquilibrierungsperiode, Rekord-EKG für 20 min.

5. Inducing ventrikulären Arrhythmien

1. Bringen Sie die Halsschlagader Katheter an einen Remote-Spritze in einen programmierbaren Infusionspumpe platziert.
2. Starten Sie die Aconitin Infusion mit einer Dosis, um eine konstante Dosis von 5 ug / kg / min für 7 Minuten zu liefern.
3. Nach Kammerflimmern oder das Ende der Infusion, das Tier einschläfern mit einem zugelassenen Verfahren.

6. Die Analyse der EKG-

1. Das QT-Intervall repräsentiert die gesamte Dauer der ventrikulären elektrischen Aktivität. Abb.. 1 zeigt ein Modell EKG-Aufzeichnung und die Dauer des QT-Intervalls. Berechnen Sie die mittlere Zeit zwischen dem Beginn der Q-Welle und die Beendigung der T-Welle für alle aufgezeichneten Herzschlägen über einen Fünf-Minuten-Intervall während der 20 Minuten Aufzeichnungsdauer erhalten.
2. Zur Korrektur des QT-Intervalls für Unterschiede in der Herzfrequenz (QTc), verwenden Sie Bazett-Formel QTc = QT / (RR) ^½, Wobei RR ist die mittlere Intervall zwischen den Herzschlägen. Die RR-Intervall ist als die Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Q-Wellen während der analysierten Periode, berechnet.
3. Die QT-Dispersion (QTD) wird durch Subtraktion der minimalen QT von der maximalen QT für jedes einzelne Tier registriert berechnet.

7. Die Analyse der Herzfrequenzvariabilität

Software-Programme (dh LabChart 7, ADInstruments, Inc.), die Variabilität zu analysieren in der RR-Intervalle während der Analyse gewonnen werden für die automatische Berechnung der zeitlichen und / oder spektrale Varianz der Herzfrequenz verwendet.

8. Die Analyse der Anfälligkeit für ventrikuläre Arrhythmien

Berechnen Sie die Latenz von der Einleitung des Aconitin Infusion auf die erste vorzeitige ventrikuläre Kontraktion (PVC, Abb.. 2, Feld 1), ventrikuläre Tachykardie (VT, Abb., 2, Panel 2) und Kammerflimmern (VF, Abb.. 2 Panel 3 ).

9. Repräsentative Ergebnisse

Bild. 3 veranschaulicht ein Maß für die HRV im Spektralbereich (root mean squared der Standardabweichung der RR-Intervall, RMSSD) in Kontrollratten und bei Tieren, die SE erlebte eine Woche vor der Prüfung. Diese Maßnahme der HRV, die Veränderungen in der parasympathischen Steuerung der kardialen Funktion repräsentiert ²⁶, Ist deutlich in Tieren nach Status epilepticus gesunken. Abb.. 4 zeigt, dass die korrigierten QT-Intervalls (QTc, Panel A) und QT-Dispersion (QTD, Panel B) signifikant erhöht sind zwei Wochen nach SE ²⁷. Zusammengenommen sagen diese Daten, dass SE Risiko für ventrikuläre Arrhythmien erhöht. Diese Vorhersage wird durch die Ergebnisse bestätigt, dass die Perioden der Aconitin Infusion notwendig, um die experimentellen Arrhythmien (PVC, VT, VF) in diesen Studien beobachteten induzieren deutlich kleiner waren in Tieren nach SE (Abb. 5) ²⁷.

Abbildung 1. Modell EKG-Aufzeichnung eines normalen Herzschlags zeigt P, QRS und T-Wellen. Das QT-Intervall wird als die Zeit zwischen den gestrichelten Linien berechnet.

Abbildung 2. Panel 1) Ventrikuläre (VES) isoliert sind Kontraktionen der Herzkammern (B), die zwischen normalen Herzschlag auftreten (A). PVC-Aufnahmen sind durch das Fehlen der P-und T-Wellen aus. Panel 2 Ventrikuläre Tachykardie (VT) ist eine Reihe von Multiple ventrikuläre Kontraktionen (C), dass ohne Eingreifen normalen Herzschlägen (A) auftreten. Panel 3 Kammerflimmern (VF) ist der Mangel an erkennbaren Rhythmus und keinen Zusammenhang zwischen QRS-und P-Wellen (D).

Abbildung 3. Das root mean squared der Standardabweichung (RMSSD; msec) der Intervalle zwischen den Herzschlägen in Kontrollratten und in Tiere, die den Status epilepticus (SE) 1 wk vor dem Test beobachtet. ** P <0,01 im Vergleich zur Kontrollgruppe.

Abbildung 4. Mean QT-Intervalls (Panel A) und QT-Dispersion (Panel B) von EKG-Aufzeichnungen von Kontrolltieren (Forts.) und von Ratten unterziehen Status epilepticus (SE) 2 Wochen vor dem Test erhalten wird, berechnet korrigiert. * P <0,05 bis Cont verglichen. (Metcalf et al., Am. J. Physiol. Heart and Circ 2009, Am Physiol Soc, mit freundlicher Genehmigung aus gebrauchten ²⁷).

Abbildung 5. Latenzen (sec) zwischen der Einleitung des Aconitin Infusion und der 1. ventrikuläre Extrasystole (PVC), ventrikuläre Tachykardie (VT) und Kammerflimmern (VF) in Kontrolltieren (Forts.) und Ratten unterziehen Status epilepticus (SE) zwei Wochen vor zu testen. * P <0,05, ** p <0,01 bis Cont verglichen. (Metcalf et al., Am. J. Physiol. Heart and Circ 2009, Am Physiol Soc, mit freundlicher Genehmigung aus gebrauchten ²⁷).

Diskussion

Zwei Aspekte der beschriebenen Verfahren sind von entscheidender Bedeutung. Erstens muss die Rate von Aconitin Verwaltung des Herzens gleichwertig über Tiere. Dies erfordert die konsequente Positionierung der Halsschlagader Katheter Tipps in Bezug auf das Herz, und die sorgfältige Anpassung der Infusionsrate. Die Rate der Aconitin Auslieferung an die Herzen werden muss, um angemessen zu bewerten das Auftreten von ventrikulären Arrhythmien in Bezug auf veränderte Empfänglichkeit gleich. Wenn Aconitin Lieferung schwankt, ...