Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Medicine

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

doi: 10.3791/2726 Published: April 5, 2011

Summary

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.

Abstract

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

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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 is de latency te aritmieën kan veroorzaakt worden door verschillen in de concentratie van het geneesmiddel en niet veranderingen in de hartfunctie. Ten tweede moet de voorbereiding en plaatsing van de ECG-registrerende elektroden opbrengst artefact-vrije opnames met duidelijk waarneembaar P, QRS en T golven. Terwijl de hartfrequentie, HRV, en het optreden van ventriculaire aritmieën kan bepaald worden uit QRS golven alleen moet QTc en QTd worden berekend op basis van opnamen met heldere Q-golf ontstaan, en T-golf beëindiging.

Een voor de hand liggende beperking van deze technieken is dat zij worden uitgevoerd in verdoofde dieren. Dit is echter om twee redenen noodzakelijk. 1) Aangezien de ECG-elektroden geïmplanteerd in de skeletspieren weefsel, ze zijn onderworpen aan artefacten die tijdens beweging in bewustzijn ratten. Deze niet-cardiale signalen vaak obscure de ECG-activiteiten die nodig zijn voor een passende analyse van de hartfunctie. 2) Aconitine geïnduceerde aritmieën verhogen een mogelijke ethische probleem bij opgeroepen in bewuste dieren.

Deze procedures maken kwantificering van een aantal algemeen aanvaarde prognostische indicatoren van SCD, samen met de directe analyse van de gevoeligheid voor ventriculaire aritmieën in hetzelfde dier. Deze technieken zijn waardevol voor het bepalen van de relatieve cardiaal risico, evenals effectiviteit van cardioprotectief therapieën, in epilepsie, en eventuele pathologie geassocieerd met dodelijke ventriculaire aritmieën die kunnen worden gemodelleerd in het knaagdier.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

We hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Dit onderzoek werd ondersteund door een subsidie ​​van de Citizens United for Research in Epilepsie (CURE) naar SLB.

References

  1. Chugh, S. S. Determinants of prolonged QT interval and their contribution to sudden death risk in coronary artery disease: The Oregon sudden unexpected death study. Circulation. 119, 663-670 (2009).
  2. Darbar, D. Sensitivity and specificity of QTc dispersion for identification of risk of cardiac death in patients with peripheral vascular disease. BMJ. 312, 874-878 (1996).
  3. Bruyne, M. C. de QTc dispersion predicts cardiac mortality in the elderly: The Rotterdam study. Circulation. 97, 467-472 (1998).
  4. Malik, M. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Circulation. 93, 1043-1065 (1996).
  5. Grippo, A. J. Increased susceptibility to ventricular arrhythmias in a rodent model of experimental depression. Am. J. Physiol. 286, H619-H626 (2004).
  6. Li, M., Wang, J., Xie, H. H., Shen, F. M., Su, D. F. The susceptibility of ventricular arrhythmia to aconitine in conscious hypertensive rats. Acta. 28, 211-215 (2007).
  7. Beig, M. I. Voluntary exercise does not affect stress-induced tachycardia, but improves resistance to cardiac arrhythmias in rats. Clin. Exp. Pharm. Physiol. Forthcoming (2010).
  8. Hazari, M. S., Haykai-Coates, N., Winsett, D. W., Costa, D. L., Farraj, A. K. A single exposure to particulate or gaseous ari pollution increases the risk of aconitine-induced cardiac arrhythmia in hypertensive rats. Toxicol. Sci. 112, 532-542 (2009).
  9. Amran, M. S., Hashimoto, K., Homma, N. Effects of sodium-calcium exchange inhibitors, KB-R7943 and SEA0400, on aconitine-induced arrhythmias in guinea pigs in vivo, in vitro, and in computer simulation studies. J. Pharmacol. Exp. Ther. 310, 83-89 (2004).
  10. Klekot, A. A. Antiarrhythmic activity of a membrane-protecting agent Sal'magin in rats with aconitine-induced arrhythmias. Bull. Exp. Biol. Med. 142, 209-211 (2006).
  11. Lowenstein, D. H., Alldredge, B. K. Status Epilepticus. New England J. Med. 338, 970-976 (1998).
  12. Walker, M. Status epilepticus: an evidence based guide. BMJ. 331, 673-677 (2005).
  13. Shorvon, S. Status epilepticus: its clinical features and treatment in children and adults. Cambridge University Press. (1994).
  14. Boggs, J. G. Hemodynamic monitoring prior to and at the time of death in status epilepticus. Epilepsy Res. 31, 199-209 (1998).
  15. Walton, N. Y. Systemic effects of generalized convulsive status epilepticus. Epilepsia. 34, Suppl 1. S54-S58 (1993).
  16. Boggs, J. G., Painter, J. A., DeLorenzo, R. J. Analysis of electrocardiographic changes in status epilepticus. Epilepsy Res. 14, 87-94 (1993).
  17. Painter, J. A., Shiel, F. O., DeLorenzo, R. J. Cardiac pathology findings in status epilepticus. Epilepsia. 34, Suppl 6. 30-30 (1993).
  18. Lathers, C. M., Schraeder, P. L. Clinical pharmacology: drugs as a benefit and/or risk in sudden unexpected death in epilepsy. J. Clin. Pharmacol. 42, 123-126 (2002).
  19. Dashieff, R. M. Sudden unexpected death in epilepsy: a series from an epilepsy surgery program and specualtion of the relationship to sudden cardiac death. J. Clin. Neurophysiol. 8, 216-222 (1991).
  20. Tigaran, P. -C. odrea, Dalager-Pedersen, S., Baandrup, S., Dam, U., M,, Vesterby-Charles, A. Sudden unexpected death in epilepsy: is death by seizures a cardiac event. Am. J. Forensic Med. Pathol. 26, 99-105 (2005).
  21. Leung, H., Kwan, P., Elger, C. E. Finding the missing link between ictal bradyarrhythmia, ictal asystole, and sudden unexpected death in epilepsy. Epilepsy and Behavior. 9, 19-30 (2006).
  22. Nei, M. EEG and ECG in sudden unexplained death in epilepsy. Epilepsia. 45, 338-345 (2004).
  23. Dudek, F. E., Clark, S., Williams, P. A., Grabenstatter, H. L. Models of Seizures and Epilepsy. Pitkanen, A., Schwartzkroin, P. A., Moshe, S. L. Elsevier. 415-432 (2006).
  24. Turski, W. A. Limbic seizures produced by pilocarpine in rats: behavioral electroencephalographic, and neuropathological study. Behav. Brain Res. 9, 315-335 (1989).
  25. Kulkarni, S. K., George, B. Lithium-pilocarpine neurotoxicity: a potential model of status epilepticus. Methods Find. Exp. Clin. Pharamacol. 17, 551-567 (1995).
  26. Stein, P. K., Bosner, M. S., Kleiger, R. E., Conger, B. M. Hart rate variability: a measure of cardiac autonomic tone. Am. Heart J. 127, 1376-1381 (1994).
  27. Metcalf, C. S., Poelzing, S., Little, J. G., Bealer, S. L. Status epilepticus induces cardiac myofilament damage and increased susceptibility to arrhythmias in rat. Am. J. Physiol. 297, H2120-H2127 (2009).
Methoden voor ECG Evaluatie van indicatoren van risico op hartaandoeningen, en vatbaarheid voor Aconitine-geïnduceerde aritmieën bij ratten na status epilepticus
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

Bealer, S. L., Metcalf, C. S., Little, J. G. Methods for ECG Evaluation of Indicators of Cardiac Risk, and Susceptibility to Aconitine-induced Arrhythmias in Rats Following Status Epilepticus. J. Vis. Exp. (50), e2726, doi:10.3791/2726 (2011).More

Bealer, S. L., Metcalf, C. S., Little, J. G. Methods for ECG Evaluation of Indicators of Cardiac Risk, and Susceptibility to Aconitine-induced Arrhythmias in Rats Following Status Epilepticus. J. Vis. Exp. (50), e2726, doi:10.3791/2726 (2011).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter