$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Nagła niespodziewana śmierć w padaczce (SUDEP) jest główną przyczyną zgonów u pacjentów z padaczką. Mechanizmy SUDEP są słabo poznane, ale oprócz napadów padaczkowych mogą obejmować dysfunkcję autonomiczną, bezdech i zaburzenia rytmu serca1,2,3,4,5,6,7. Pacjenci z padaczką genetyczną sprzężoną z kanałopatią mają jeden z najwyższych wskaźników SUDEP. Na przykład SUDEP występuje u maksymalnie 20% pacjentów z wariantami genu kanału sodowego bramkowanego napięciem SCN1A8, genu odpowiedzialnego za zespół Dravet, padaczkę genetyczną, która zaczyna się w pierwszym roku życia. Wiele genów kanałów jonowych związanych z padaczką ulega ekspresji zarówno w mózgu, jak i sercu, a dane laboratoryjne i kliniczne sugerują, że zaburzenia rytmu serca mogą występować u pacjentów z padaczką genetyczną sprzężoną z kanałopatią7, 9,10,11,12, co może potencjalnie zwiększać ryzyko wystąpienia SUDEP z powodu śmiertelnej arytmii serca wywołanej napadami padaczkowymi lub jednoczesnego wystąpienia napadów padaczkowych i zaburzeń rytmu serca. Ocena SUDEP w warunkach laboratoryjnych wiąże się z licznymi wyzwaniami. Z punktu widzenia serca, potencjały czynnościowe serca u myszy są zupełnie inne niż u ludzi13, a modele ludzkich miocytów iPSC-sercowych14 nie mogą odtworzyć złożoności całego organizmu. Transgeniczne modele epilepsji genetycznych królików stanowią idealny system do badania SUDEP, ponieważ fizjologia serca królika jest bardziej zbliżona do fizjologii ludzkiego 13,15, zapewniając jednocześnie cały organizm do badania złożonej patofizjologii. Ze względu na to, że SUDEP może wystąpić już w pierwszym napadzie, ocena tych modeli zwierzęcych od wczesnego punktu czasowego jest niezbędna do zrozumienia początku zarówno napadów, jak i zaburzeń rytmu serca. Nagrywanie wideo w okresie noworodkowym jest trudne, ponieważ młode króliki często są jeszcze w gnieździe. Ciągły zapis elektroencefalogramu (EEG) lub elektrokardiogramu (EKG) za pomocą tradycyjnego systemu przewodowego nie jest możliwy, gdy zestawy są z zaporą. Jest mało prawdopodobne, aby przerywane nagrywanie uchwyciło rzadkie, końcowe zdarzenia związane z SUDEP. Dlatego zwróciliśmy się ku bezprzewodowemu wszczepialnemu monitorowaniu telemetrycznemu, aby zapewnić długotrwały, ciągły, jednoczesny zapis EEG i EKG w zestawach królików.
Kluczem do sukcesu w tym protokole jest odpowiednie znieczulenie i wsparcie pooperacyjne dla tych wrażliwych zwierząt. Króliki są znacznie bardziej narażone na śmierć po znieczuleniu (1,39%-4,8%) w porównaniu z psami i kotami (0,17%-0,24%) ze względu na unikalne cechy anatomiczne i fizjologiczne16,17. Głównymi czynnikami przyczyniającymi się do tego zwiększonego ryzyka znieczulenia są nieoptymalne udrażnianie dróg oddechowych i ostre powikłania pooperacyjne. Do trudności intubacji u królików przyczynia się wiele czynników, w tym długie, wąskie usta z szerokim językiem, ostry kąt między jamą ustną a krtanią, grzbietowe przemieszczenie nagłośni, zwiększona podatność na urazy krtani i zwiększona skłonność do 18,19,20. Po natychmiastowym epizodzie znieczulenia króliki są narażone na rozwój zagrażającego życiu zespołu zastoju żołądkowo-jelitowego. Jest to złożony, wieloczynnikowy problem i postuluje się, że znieczulenie przyczynia się do jego bezpośredniego działania leku, hamując motorykę żołądka i/lub wtórną anoreksję po zabiegu z jakiegokolwiek powodu (nieuśmierzony ból, nudności itp.)21.
Unikalna fizjologia noworodków i niemowląt królików potęguje wyzwania związane ze znieczuleniem i chirurgią. Króliki mają młode altryczne rodzące się ze słabo rozwiniętymi mechanizmami homeostazy fizjologicznej i szczególnymi względami anatomicznymi. Dostęp dożylny i monitorowanie są trudne, ponieważ większość produktów komercyjnych nie jest zoptymalizowana pod kątem małych rozmiarów naczyń krwionośnych, wysokiego tętna spoczynkowego i pigmentowanej skóry zestawów królików z pasem holenderskim i nowozelandzkim białym. Ponieważ rzut serca jest zasadniczo zależny od częstości akcji serca u noworodków22 i, ogólnie, klirens leku drogą nerkową lub wątrobową jest zmniejszony w porównaniu z dorosłymi23, względy dotyczące odpowiedniego doboru i dawkowania leków mają kluczowe znaczenie. Uważa się, że główną przyczyną śmierci ze znieczuleniem u królików jest wtórna do depresji oddechowej i bezdechu. Oprócz problemów z udrażnianiem dróg oddechowych, które zostały już omówione u wszystkich królików, noworodki mają obniżony napęd oddechowy w obliczu hipoksemii i hiperkapnii, co sprawia, że ten i tak już trudny aspekt znieczulenia jest bardziej ryzykowny24.
W tym protokole opisujemy skuteczną metodę implantacji telemetrycznej EEG i EKG (Rysunek 1) w modelu padaczki u noworodków królików o wysokim wskaźniku przeżycia chirurgicznego i anestezjologicznego. Informacje te umożliwią innym badaczom zmierzenie się z trudnymi modelami noworodków królików w celu przyspieszenia badań nad padaczką, arytmią serca i powiązanymi zaburzeniami neurorozwojowymi.