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

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Herzfunktion, die elektrische Aktivität und die Anfälligkeit für ventrikuläre Arrhythmien bei Versuchstieren nach Anfällen zu bewerten. Dies wird erreicht, indem zunächst ein Infusionskatheter in eine Vena jugularis eines Tieres eingeführt wird, das Anfälle erlitten hat. Anschließend werden Elektroden in die Brustmuskulatur implantiert, um elektrokardiographische Aufzeichnungen oder EKGs des Herzens zu registrieren.

Anschließend werden EKGs unter Kontrollbedingungen und während einer intravenösen Infusion eines Wirkstoffs über die Jugularvene, der kardiale Arrhythmien auslöst, aufgezeichnet. Schließlich werden die EKG-Aufzeichnungen ausgewertet. Letztendlich können Ergebnisse erzielt werden, die zeigen, dass Anfälle die elektrische Herzfunktion beeinträchtigen und das Risiko für lebensbedrohliche ventrikuläre Arrhythmien erhöhen.

Über die Analyse von EKG-Aufzeichnungen können die durch einen Anfall hervorgerufenen Veränderungen im EKG als prognostischer Indikator für das Risiko eines plötzlichen Herztods dienen. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass diese Verfahren, die beim Menschen nicht invasiv sind, Aufzeichnungen der elektrischen Herzaktivität liefern, die zur Vorhersage des Risikos lebensbedrohlicher Herzrhythmusstörungen verwendet werden können. Darüber hinaus können bei Tiermodellen Veränderungen der Herzaktivität direkt mit der Anfälligkeit für Arrhythmien in Beziehung gesetzt werden.

Diese Methode kann verwendet werden, um die zentrale Frage im Bereich der Anfallsstörungen zu beantworten, nämlich den Zusammenhang zwischen Veränderungen der elektrischen Aktivität des Herzens und plötzlichem Herztod nach einem status epilepticus und einer Epilepsie. Diese Techniken haben Auswirkungen auf die Behandlung von Anfallsstörungen, da sie für Personen relevant sind, bei denen ein Risiko für kardiale Funktionsstörungen infolge von Anfällen identifiziert wurde.

Mithilfe dieses nicht-invasiven Verfahrens könnten Patienten eine kardioprotektive Therapie erhalten, um das Risiko eines plötzlichen Herztodes zu verringern. Obwohl diese Methode Einblicke in kardiale Funktionsstörungen im Zusammenhang mit Anfallsleiden ermöglicht, kann sie auch auf jeden anderen pathologischen Zustand angewendet werden, der durch lebensbedrohliche ventrikuläre Arrhythmien gekennzeichnet ist und bei Tieren modelliert werden kann. Grundsätzlich sollten Personen, die mit den grundlegenden und chirurgischen Techniken an Nagetieren oder anderen kleinen Tieren vertraut sind, keine Schwierigkeiten mit dieser Methode haben.

Die Idee zur Anwendung dieser Methode entstand zunächst aus dem Bedürfnis, ein schnelles, kostengünstiges und leicht durchzuführendes Verfahren zur Beurteilung der Herzfunktion zu finden, das zudem auch für die Diagnose beim Menschen geeignet war. Vor der Implantation von EKG-Elektroden in die Ratte zur Datensammlung und zur Induktion von Arrhythmien während der intravenösen Gabe eines arrhythmogenen Wirkstoffs wie Aconitin sollte zunächst ein Katheter für die Vena jugularis aus einem 100 mm langen Stück PE 50-Polyäthylentubing hergestellt werden, indem man ein Ende abschrägt und die Schräge anschließend abstumpft. Danach den Katheter mit Heparin-Salzlösung füllen. Anschließend werden die EKG-Ableitelektroden aus zwei 100 mm langen Stücken isolierten Silberdrahts hergestellt.

Abisolieren Sie ein Ende beider Drähte und löten Sie sie an einen Mikrostecker. Drehen Sie dann die Isolierung zu einem dritten Draht, der als Masse verwendet wird. Nach dem Löten werden die Drähte mit Epoxidharz versiegelt. Abisolieren Sie fünf Millimeter Isolierung vom distalen Ende der Drähte und verwerfen Sie diese, um den Katheter in die Vena jugularis zu implantieren.

Betäuben Sie das Tier zunächst durch eine intraperitoneale Injektion von Urethan. Diese Dosis reicht aus, um das Tier während des gesamten Eingriffs in der geeigneten Anästhesietiefe zu halten. Es handelt sich um einen nicht überlebensfähigen Eingriff.

Stellen Sie sicher, dass sich das Tier in der geeigneten Narkoseebene befindet, indem Sie einen Zehenquetschtest durchführen. Rasieren Sie dann die rechte Halsseite von der Schlüsselbeinregion bis zum Kinn und rasieren Sie zusätzlich die Brust. Desinfizieren Sie anschließend den rasierten Halsbereich mit Jodalkohol und führen Sie einen Längsschnitt in der Haut über der Carotis durch. Öffnen Sie den Schnitt mit einer feinen, gekrümmten anatomischen Pinzette.

Lösen Sie vorsichtig die Haut vom darunterliegenden Muskel und anschließend die Muskeln, die die Vena jugularis überlagern. Befreien Sie schließlich mit ähnlichen Techniken die Vena jugularis vom darunterliegenden Gewebe. Legen Sie zwei Stücke Nr. 2 chirurgische Seide unter die Vena jugularis und positionieren Sie die Nähte am kranialen und kaudalen Ende.

Der größte Teil des Einschnitts bindet die rostrale Ligatur, um den Fluss durch die Vene zu unterbrechen. Ziehen Sie die al-Ligatur zurück, um den Gefäßstrang von dem darunterliegenden Gewebe anzuheben, und machen Sie mit einer Mikroschere oder einer Nadel der Größe 23 einen kleinen Schnitt.

Danach wird das stumpfe, abgeschrägte Ende des zuvor hergestellten mit Heparin gefüllten PE-50-Polyäthylencatheters eingeführt und die Spitze etwa acht Millimeter bis zur Höhe des rechten Vorhofs vorgeschoben. Der Katheter wird gesichert, indem die Ligatur sowohl um das Gefäß als auch um den Katheter gebunden wird. Abschließend wird die Wunde entweder mit Wundclips oder Nähten verschlossen.

Nach der Implantation des Katheters das Tier auf den Rücken legen und den rasierten Bereich der Brust desinfizieren. Für die Platzierung der Elektroden zwei 10 Millimeter lange Längsschnitte setzen, einen im oberen rechten und einen im unteren linken Quadranten der Brust, und die darüberliegende Haut lockern, um die Brustmuskulatur freizulegen, wobei relativ feine chirurgische Seidensnaht verwendet wird. Einen der freigelegten fünf Millimeter langen Spitzenenden der Silberdraht-Elektroden in die Brustmuskulatur in jedem der freigelegten Bereiche einführen.

Schließen Sie die Inzisionen mit Wundclips und stecken Sie den Mikrostecker in das Aufnahmegerät. Die EKG-Aufnahmen erfolgen mithilfe eines PowerLab-Datenerfassungssystems und eines Macintosh-Computers oder vergleichbarer Hardware und Software nach einer Equilibrierungsphase von 20 bis 30 Minuten, während der das Tier auf einer geerdeten Metallplatte liegt und locker in ein Handtuch gewickelt ist. Um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, nehmen Sie während 20 Minuten ein EKG auf und verbinden Sie den Katheter der Vena jugularis mit einer Fernspritze, die in einer programmierbaren Infusionspumpe platziert ist.

Beginnen Sie die Aconitin-Infusion, um eine konstante Dosis von fünf Mikrogramm pro Kilogramm pro Minute über sieben Minuten zu verabreichen. Kennzeichnen Sie den Beginn der Infusion im Computerprotokoll nach Kammerflimmern oder am Ende der Infusionsdauer. Töten Sie das Tier gemäß einem genehmigten Verfahren. Das QT-Intervall stellt die gesamte Dauer der ventrikulären elektrischen Aktivität dar.

Diese Abbildung zeigt eine modellhafte EKG-Aufzeichnung und die Dauer des QT-Intervalls. Berechnen Sie die mittlere Zeit zwischen Beginn der Q-Welle und Ende der T-Welle für alle aufgezeichneten Herzschläge über ein fünfminütiges Intervall, das während der 20-minütigen Kontrollaufzeichnungsphase erhalten wurde, um das QT-Intervall für Unterschiede in der Herzfrequenz zu korrigieren. Verwenden Sie hierzu die unten angegebene Formel von Bass, wobei RR das mittlere Intervall zwischen Herzschlägen ist.

Das RR-Intervall wird als die Dauer zwischen aufeinanderfolgenden Q-Wellen berechnet, die während des analysierten Zeitraums erfasst wurden. Die QT-Dispersion wird berechnet, indem die minimale QT-Zeit von der maximalen QT-Zeit, die für jedes Tier registriert wurde, subtrahiert wird. Zur Analyse der Herzfrequenzvariabilität verwenden Sie ein Softwareprogramm wie Lab Chart 7, das die Variabilität der während des Analysezeitraums erfassten RR-Intervalle auswertet und sowohl zeitliche als auch spektrale Parameter der Herzfrequenz berechnet.

Zur Analyse der Anfälligkeit für ventrikuläre Arrhythmien berechnen Sie die Latenz vom Beginn der Aconitin-Infusion bis zur ersten vorzeitigen ventrikulären Kontraktion, ventrikulären Tachykardie und ventrikulären Fibrillation. Diese Abbildung veranschaulicht ein Maß der HRV im Spektralbereich. Die Wurzel aus dem Mittelwert der quadrierten Differenzen der RR-Intervalle bzw. R-M-S-S-D bei Kontrollratten und Tieren, die eine Woche vor der Untersuchung einen SE durchliefen.

Dieses Maß der HRV, das Veränderungen in der parasympathischen Kontrolle der Herzfunktion widerspiegelt, ist bei Tieren nach se signifikant vermindert. Diese Abbildung zeigt, dass sowohl das korrigierte QT-Intervall als auch die QT-Dispersion signifikant erhöht sind. Zwei Wochen nach se sagen diese Daten zusammen genommen eine erhöhte Gefahr von ventrikulären Arrhythmien nach se voraus.

Diese Vorhersage wird durch die Ergebnisse bestätigt, dass die Zeiträume der Aconitin-Infusion, die notwendig sind, um die in diesen Studien beobachteten experimentellen Arrhythmien hervorzurufen, bei Tieren nach SE signifikant kürzer waren. Im Allgemeinen kann dieses Verfahren korrekt durchgeführt in etwa anderthalb Stunden abgeschlossen werden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, dass der Katheter in der Vena jugularis stets durchgängig gehalten werden muss und dass die EKG-Elektroden so konstruiert und implantiert werden müssen, dass sie ein möglichst rauschfreies Signal liefern. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man die elektrische Aktivität des Herzens beurteilt und mit der Anfälligkeit für lebensbedrohliche ventrikuläre Arrhythmien in Beziehung setzt.

Bei Nagetiermodellen von Pathologien, die mit plötzlichem Herztod assoziiert sind.