Methoden voor ECG Evaluatie van indicatoren van risico op hartaandoeningen, en vatbaarheid voor Aconitine-geïnduceerde aritmieën bij ratten na status epilepticus

Samenvatting

Technieken voor de meting van de elektrische activiteit van het hart door elektrocardiogram (ECG), en analyse van cardiale risicofactoren en de vatbaarheid voor ritmestoornissen na status epilepticus (SE) bij de rat worden beschreven.

Samenvatting

Dodelijke hartritmestoornissen bijdragen aan de sterfte in een aantal pathologische condities. Verschillende parameters verkregen van een niet-invasieve, gemakkelijk te verkrijgen elektrocardiogram (ECG) zijn gevestigd, goed gevalideerde prognostische indicatoren van de cardiale risico bij patiënten die lijden aan een aantal cardiomyopathieën. Verhoogde hartslag, verlaagde hartslag variabiliteit (HRV), en verhoogde de duur en de variabiliteit van de cardiale ventriculaire elektrische activiteit (QT-interval) zijn alle indicatie van een verbeterde risico op hartaandoeningen ^1-4. In diermodellen, is het waardevol om deze ECG-afgeleide variabelen en de vatbaarheid te vergelijken met experimenteel geïnduceerde aritmieën. Intraveneuze infusie van het aritmogene middel Aconitine is op grote schaal gebruikt om de gevoeligheid te evalueren ritmestoornissen in een reeks van experimentele omstandigheden, met inbegrip van dierlijke modellen van depressie ⁵ en ⁶ hypertensie, volgende oefening ⁷ en blootstelling aan luchtverontreiniging ^8, evenals de bepaling van de anti-aritmica effectiviteit van farmacologische middelen ^9,10.

Opgemerkt moet worden dat de QT-dispersie bij de mens is een maat voor QT-interval variatie over de volledige set van leads van een standaard 12-afleidingen ECG. Bijgevolg is de mate van QT dispersie van de 2-lead ECG in de rat beschreven in dit protocol anders is dan die berekend op basis van menselijke ECG-records. Dit betekent een beperking in de vertaling van de gegevens van knaagdieren voor de menselijke klinische geneeskunde.

Status epilepticus (SE) is een beslag of een reeks van steeds terugkerende aanvallen die langer dan 30 minuten ^{11,12 11,12,} en resulteert in sterfte in 20% van de gevallen ^13. Veel mensen overleven de SE, maar sterven binnen 30 dagen ^14,15. Het mechanisme (s) van deze vertraagde sterfte is niet volledig begrepen. Het is gesuggereerd dat dodelijke ventriculaire aritmieën bijdrage leveren aan veel van deze sterfgevallen ^14-17. In aanvulling op SE, patiënten die spontaan terugkerende aanvallen, dat wil zeggen epilepsie, lopen het risico van voortijdige plotselinge en onverwachte dood geassocieerd met epilepsie (SUDEP) ^18. Net als bij SE, worden de precieze mechanismen bemiddelende SUDEP niet bekend. Men heeft voorgesteld dat ventriculaire aritmieën afwijkingen en de daaruit voortvloeiende een belangrijke bijdrage ^18-22 te maken.

Om te onderzoeken van de mechanismen van inbeslagneming-gerelateerde hartdood, en de effectiviteit van cardioprotectieve therapieën, is het noodzakelijk om zowel de ECG-afgeleide indicatoren van risico's te verkrijgen en gevoeligheid evalueren om hartritmestoornissen in diermodellen van epileptische aandoeningen, ^23-25. Hier beschrijven we methoden voor het implanteren van ECG-elektroden in de Sprague-Dawley laboratorium rat (Rattus norvegicus), na SE, verzameling en analyse van de ECG-opnamen, en inductie van aritmieën tijdens de intraveneuze infusie van Aconitine.

Deze procedures kunnen worden gebruikt om direct te bepalen van de relaties tussen de ECG-afgeleide maten van de cardiale elektrische activiteit en gevoeligheid voor ventriculaire aritmieën in rat modellen van epileptische aandoeningen, of andere pathologie geassocieerd met een verhoogd risico op plotselinge hartdood.

Protocol

1. Materialen Construct

1. Een halsader katheter is vervaardigd uit een stuk (100 mm) van de PE-50 polyethyleen buizen, afgeschuind aan de ene kant, en vervolgens gevuld met heparine zoutoplossing (50 U heparine / ml fysiologische zoutoplossing).
2. De ECG-opname elektroden zijn opgebouwd uit twee 100 mm lengte van de geïsoleerde zilver draad (30AWG). Het ene uiteinde van beide draden is gestript en gesoldeerd aan een microconnector, en de isolatie is gedraaid op een derde draad die wordt gebruikt als gemalen vorm. Vijf mm van de isolatie is ontdaan van het distale uiteinde van de draden en weggegooid.

2. Implanteren van halsader Catheter

1. Verdoof het dier door toediening van urethaan, ip (1,2 g / kg).
2. Regelmatig te controleren (10 min intervallen) diepte van de anesthesie door het evalueren van het pedaal terugtrekking reactie en / of het oog reflexen. Indien nodig, aan te vullen anesthesie.
3. Na het dier is op het juiste niveau van de anesthesie, scheren de rechterkant van de hals van het sleutelbeen naar de kin.
4. Maak een longitudinale incisie (10-15 mm) in de huid boven de halsslagader en open de incisie.
5. Met behulp van stompe dissectie technieken, verspreid over de onderliggende spier te lokaliseren en te isoleren van de juiste halsader.
6. Plaats twee stukken van chirurgische zijde (# 2) onder de halsader, en plaats de hechtingen bij de rostrale en caudale de meeste delen van de incisie. Bind de rostrale ligatuur te stromen stop te zetten door de ader.
7. Trek de caudaal ligatuur om het schip te tillen het onderliggende weefsel en een klein sneetje te maken. Steek vervolgens de schuine uiteinde van de heparine-gevuld (50 U / ml zoutoplossing) PE-50 polyethyleen katheter (100 mm in lengte), en vooraf de tip van ongeveer 8 mm tot het niveau van de rechter atrium.
8. Om de katheter beveiligen, das de staart ligatuur rond beide het schip en de katheter. Tot slot sluit de wond met een wond clips of hechtdraad.
9. Tijdens de implantatie van de katheter, is het blootgestelde uiteinde ofwel geklemd met een hemostat of aangesloten om te voorkomen terugstromen van bloed voorafgaand aan de gehechtheid aan een infusiepomp.

3. Implanteren van CG Elektroden

1. Plaats het dier op zijn rug en scheren de borst.
2. Voor plaatsing van de elektroden, maken twee longitudinale incisies (≈ 10 mm), een in de rechterbovenhoek en een in de linker kwadranten van de borst, en gratis de bovenliggende huid om de thoracale spieren bloot te leggen.
3. Suture een van de blootgestelde 5-mm uiteinden van de zilver-draad elektroden in de thoracale spieren in elk van de blootgestelde gebieden, en subcutaan plaats de massa-elektrode.
4. Sluit de incisies met een wond clips en sluit de microconnector in de opname-apparaat.
5. Losjes Wikkel het dier in een handdoek om lichaamstemperatuur te handhaven tijdens de procedure.

4. Opname ECG

1. De opnamen worden gemaakt met behulp van een Powerlab Data Acquisitie Systeem-en Macintosh-computer of vergelijkbare hardware / software (versterkt, 50X, gefilterd, 1-1000 Hz).
2. Na een 20-30 min evenwicht periode, op te nemen ECG gedurende 20 minuten.

5. Inducerende ventriculaire aritmieën

1. Bevestig de halsader katheter naar een afgelegen injectiespuit geplaatst in een programmeerbare infuuspomp.
2. Start de Aconitine infusie met een snelheid om een ​​constante dosis van 5 ug / kg / min gedurende 7 minuten te leveren.
3. Naar aanleiding van ventriculaire fibrillatie of het einde van de infusie periode, euthanaseren het dier met behulp van een goedgekeurde procedure.

6. Analyse van de ECG

1. De QT-interval is de totale duur van de ventriculaire elektrische activiteit. Fig. 1 toont een model ECG-opname en de duur van het QT-interval. Bereken de gemiddelde tijd tussen het begin van de Q-golf en beëindiging van de T-golf voor alle geregistreerde hartslagen over een vijf-minuten interval worden verkregen tijdens de 20 minuten opname tijd.
2. Om te corrigeren van de QT-interval voor de verschillen in de hartfrequentie (QTc), gebruik Bazett de formule QTc = QT / (RR) ^½, Waarbij RR is de gemiddelde interval tussen de hartslagen. De RR-interval wordt berekend als de duur tussen opeenvolgende Q-golven worden verkregen tijdens de geanalyseerde periode.
3. De QT-dispersie (QTd) wordt berekend door de minimale QT van de maximale QT opgenomen voor elk dier.

7. Analyse van de hartslagvariabiliteit

Software programma's (dat wil zeggen LabChart 7, ADInstruments, Inc) dat de variabiliteit te analyseren in de RR-intervallen die in de periode van de analyse worden gebruikt voor automatische berekening van zowel temporele en / of spectrale variatie in hartslag.

8. Analyse van de Gevoeligheid voor ventriculaire aritmieën

Bereken de vertraging van de start van Aconitine infuus om de eerste premature ventriculaire contractie (PVC, Fig. 2, Paneel 1), ventriculaire tachycardie (VT, Fig, 2, Panel 2) en ventriculaire fibrillatie (VF, Fig. Panel 2 3 ).

9. Representatieve resultaten

Fig. 3 illustreert een maat van HRV in het spectrale domein (root mean kwadraat van de standaarddeviatie van de RR-interval, RMSSD) in controle ratten en bij dieren die onderging SE een week voor de test. Deze maatregel van de HRV, welke wijzigingen in de parasympathische controle van de hartfunctie is ²⁶, Is significant verlaagd bij dieren na status epilepticus. Fig. 4 laat zien dat zowel de gecorrigeerde QT-interval (QTc, Panel A) en de QT-dispersie (QTd, Paneel B) significant verhoogd zijn twee weken na SE ²⁷. Tezamen bieden deze gegevens voorspellen dat ZO risico van ventriculaire aritmieën toeneemt. Deze voorspelling wordt bevestigd door de bevindingen dat de perioden van Aconitine infuus nodig is om de experimentele aritmieën (PVC, VT, VF) waargenomen in deze studies veroorzaken waren beduidend kleiner in dierproeven na SE (Fig. 5) ²⁷.

Figuur 1. Model ECG-opname van een normale hartslag met P, QRS en T golven. Het QT-interval wordt berekend als de tijd tussen de stippellijnen.

Figuur 2. Panel 1) Premature ventriculaire contracties (PVC's) zijn geïsoleerd samentrekkingen van de hartkamers (B) die zich voordoen tussen de normale hartslagen (A). PVC-opnames worden gekenmerkt door de afwezigheid van P en T golven. Panel 2 Ventriculaire tachycardie (VT) is een serie van meerdere ventriculaire contracties (C) die zich voordoen zonder tussenliggende normale hartslagen (A). Paneel 3 Ventriculaire fibrillatie (VF) is het ontbreken van waarneembare ritme en geen verband tussen QRS en P golven (D).

Figuur 3. De root mean kwadraat van de standaarddeviatie (RMSSD, msec) van de intervallen tussen de hartslagen waargenomen in controle ratten en bij dieren ondergaan status epilepticus (SE) 1 wk voor de test. ** P <0,01 vergeleken met de controlegroep.

Figuur 4. De gemiddelde gecorrigeerde QT-interval (Panel A) en de QT-dispersie (Panel B) berekend op basis van ECG-registraties verkregen van de controle dieren (Cont) en van ratten die een status epilepticus (SE) twee weken voor de test. * P <0,05 in vergelijking met Cont. (Metcalf, et al.., Am. J. Physiol. Hart en Circulatie, 2009, Am Soc Physiol, gebruikt met toestemming van ²⁷).

Figuur 5. Latenties (sec) tussen het begin van Aconitine infusie en de 1e premature ventriculaire contractie (PVC), ventriculaire tachycardie (VT), en ventriculaire fibrillatie (VF) in controle dieren (Cont) en ratten die een status epilepticus (SE) twee weken voor aan het testen. * P <0,05, ** p <0,01 in vergelijking met Cont. (Metcalf, et al.., Am. J. Physiol. Hart en Circulatie, 2009, Am Soc Physiol, gebruikt met toestemming van ²⁷).

Discussie

Twee aspecten van de beschreven procedures zijn van cruciaal belang. Ten eerste moet de snelheid van Aconitine toediening aan het hart gelijkwaardig over de dieren. Dit vereist een consistente plaatsing van de halsader katheter tips ten opzichte van het hart, en een zorgvuldige aanpassing van de infusiesnelheid. De snelheid van Aconitine levering aan het hart moet gelijk zijn om adequaat te evalueren het ontstaan ​​van ventriculaire aritmieën ten opzichte van gewijzigde gevoeligheid. Als Aconitine levering varieert, dan...