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Der plötzliche unerwartete Tod bei Epilepsie (SUDEP) ist eine der häufigsten Todesursachen bei Patienten mit Epilepsie. Die Mechanismen von SUDEP sind nur unzureichend verstanden, umfassen aber möglicherweise autonome Dysfunktion, Apnoe und Herzrhythmusstörungen zusätzlich zu Anfällen 1,2,3,4,5,6,7. Patienten mit kanalopathiebedingten genetischen Epilepsien gehören zu den höchsten SUDEP-Raten. So tritt SUDEP bei bis zu 20 % der Patienten mit Varianten im spannungsgesteuerten Natriumkanal-Gen SCN1A8 auf, dem Gen, das für das Dravet-Syndrom verantwortlich ist, eine genetische Epilepsie, die im ersten Lebensjahr beginnt. Viele epilepsiegebundene Ionenkanalgene werden sowohl im Gehirn als auch im Herzen exprimiert, wobei Labor- und klinische Daten darauf hindeuten, dass Herzrhythmusstörungen bei Patienten mit kanalopathiebedingten genetischen Epilepsien vorliegen können7, 9,10,11,12, was möglicherweise ihr SUDEP-Risiko aufgrund einer anfallsinduzierten tödlichen Herzrhythmusstörung oder des gleichzeitigen Auftretens von Anfällen und Arrhythmien erhöht. Die Evaluierung von SUDEP im Labor bringt zahlreiche Herausforderungen mit sich. Aus kardialer Sicht unterscheiden sich die kardialen Aktionspotentiale bei Mäusen stark von denen beim Menschen13, und humane iPSC-Herzmyozytenmodelle14 können die Komplexität des gesamten Organismus nicht replizieren. Transgene Kaninchenmodelle genetischer Epilepsien bieten ein ideales System zur Untersuchung von SUDEP, da die Herzphysiologie von Kaninchen die des Menschen besser repliziert13,15, während sie gleichzeitig einen ganzen Organismus zur Untersuchung komplexer Pathophysiologie bieten. Da SUDEP bereits beim ersten Anfall auftreten kann, ist die Bewertung dieser Tiermodelle von einem frühen Zeitpunkt an unerlässlich, um das Auftreten von Anfällen und Herzrhythmusstörungen zu verstehen. Die Videoaufzeichnung während der Neugeborenenperiode ist eine Herausforderung, da sich die Kaninchenbabys oft noch im Nest befinden. Eine kontinuierliche Aufzeichnung eines Elektroenzephalogramms (EEG) oder Elektrokardiogramms (EKG) mit einem herkömmlichen kabelgebundenen System ist nicht möglich, solange sich die Kits beim Muttertier befinden. Es ist unwahrscheinlich, dass bei der intermittierenden Aufzeichnung seltene, terminale Ereignisse im Zusammenhang mit SUDEP erfasst werden. Wir haben uns daher der drahtlosen implantierbaren Telemetrieüberwachung zugewandt, um eine langfristige, kontinuierliche, gleichzeitige EEG- und EKG-Aufzeichnung in Kaninchen-Kits zu ermöglichen.
Der Schlüssel zum Erfolg dieses Protokolls ist eine angemessene Anästhesie und postoperative Unterstützung für diese gefährdeten Tiere. Kaninchen haben im Vergleich zu Hunden und Katzen (0,17-0,24%) aufgrund einzigartiger anatomischer und physiologischer Merkmale ein viel höheres Risiko für den Tod an Anästhetika (1,39%-4,8%) 16,17. Zu den Hauptursachen für dieses erhöhte Anästhesierisiko gehören ein suboptimales Atemwegsmanagement und akute postoperative Komplikationen. Mehrere Faktoren tragen zu den Schwierigkeiten der Intubation bei Kaninchen bei, darunter ein langes, schmales Maul mit breiter Zunge, ein spitzer Winkel zwischen Mund und Kehlkopf, eine dorsale Verschiebung der Epiglottis, eine erhöhte Anfälligkeit für Kehlkopftraumata und eine erhöhte Neigung zu Laryngospasmus 18,19,20. Nach der Sofortanästhesieepisode besteht bei Kaninchen das Risiko, ein lebensbedrohliches gastrointestinales Stauungssyndrom zu entwickeln. Dies ist ein komplexes, multifaktorielles Problem, und es wird postuliert, dass die Anästhesie über direkte Arzneimittelwirkungen, die die Magenmotilität und/oder sekundäre Magersucht nach dem Verfahren hemmen, aus irgendeinem Grund (nicht gelinderte Schmerzen, Übelkeit usw.) dazu beiträgt21. Urheberrecht
Die einzigartige Physiologie von Kaninchen-Neugeborenen und Säuglingen verschärft die Herausforderungen, die mit Anästhesie und Operation verbunden sind. Kaninchen haben altriciale Jungtiere, die mit unterentwickelten Mechanismen für physiologische Homöostase und besonderen anatomischen Überlegungen geboren werden. Der intravenöse Zugang und die Überwachung sind schwierig, da die meisten kommerziellen Produkte nicht für die geringe Gefäßgröße, die hohe Ruheherzfrequenz und die pigmentierte Haut von Kaninchen-Kits mit holländischem Gürtel und neuseeländischem Weißkreuz optimiert sind. Da das Herzzeitvolumen bei Neugeborenen im Wesentlichen von der Herzfrequenz abhängt22 und die Arzneimittelclearance über die Nieren oder Leber im Vergleich zu Erwachsenen im Allgemeinen verringert ist23, sind Überlegungen zur geeigneten Arzneimittelauswahl und Dosierung von entscheidender Bedeutung. Es wird angenommen, dass die Hauptursache für den Tod von Anästhetika bei Kaninchen sekundär zu Atemdepression und Apnoe ist. Zusätzlich zu den bereits bei allen Kaninchen diskutierten Problemen des Atemwegsmanagements haben Neugeborene angesichts von Hypoxämie und Hyperkapnie einen verminderten Atemantrieb, was diesen ohnehin schon schwierigen Aspekt der Anästhesie noch riskanter macht24.
In diesem Protokoll beschreiben wir eine erfolgreiche Methode zur Implantation von EEG- und EKG-Telemetrie (Abbildung 1) in einem neonatalen Kaninchenmodell der Epilepsie mit einer hohen chirurgischen und anästhetischen Überlebensrate. Diese Informationen werden es anderen Forschern ermöglichen, anspruchsvolle Kaninchenmodelle für Neugeborene anzugehen, um die Forschung zu Epilepsie, Herzrhythmusstörungen und verwandten neurologischen Entwicklungsstörungen voranzutreiben.