Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Medicine

Metoder för EKG utvärdering av indikatorer för kardiell risk, och mottaglighet för Akonitin-inducerade arytmier hos råttor efter Status epilepticus

doi: 10.3791/2726 Published: April 5, 2011

Summary

Tekniker för mätning av elektrisk aktivitet i hjärtat av elektrokardiogram (EKG), samt analys av riskfaktorer för hjärtsjukdom och känslighet för arytmier efter status epilepticus (SE) på råtta beskrivs.

Abstract

Dödligt hjärtarytmier bidrar till dödlighet i ett antal sjukdomstillstånd. Flera parametrar som erhållits från en icke-invasiv, lätta att få tag elektrokardiogram (EKG) är etablerade, väl validerade prognostiska indikatorer kardiell risk hos patienter som lider av en rad kardiomyopati. Ökad hjärtfrekvens, minskad variabilitet hjärtfrekvens (HRV), och ökad varaktighet och variabilitet ventrikulär elektriska aktivitet (QT) är alla tecken på ökad kardiell risk 1-4. I djurmodeller är det värdefullt att jämföra dessa EKG-härledda variabler och mottaglighet för experimentellt inducerad arytmi. Intravenös infusion av arytmogena agenten Akonitin har i stor utsträckning använts för att bedöma känslighet för arytmier i en rad experimentella förhållanden, inklusive djurmodeller för depression 5 och hypertoni 6, följande övning 7 och exponering för luftföroreningar 8, samt bestämning av antiarytmiska Effekten av farmakologiska agenter 9,10.

Det bör noteras att QT-spridning hos människor är ett mått på QT-intervallet variation över hela uppsättningen leder från en standard 12-avlednings EKG. Därför är måttet på QT-spridning från 2-avlednings-EKG hos råtta som beskrivs i detta protokoll annorlunda än det som beräknats från mänsklig EKG poster. Detta innebär en begränsning i översättningen av uppgifterna från gnagare till humana kliniska medicinen.

Status epilepticus (SE) är ett enda beslag eller serie av ständigt återkommande anfall som varar mer än 30 min 11,12 11,12, och resulterar i mortalitet i 20% av fallen 13. Många individer överlever SE, men dör inom 30 dagar 14,15. Den mekanism (er) i denna fördröjd dödlighet är inte helt klarlagt. Det har föreslagits att dödliga ventrikulära arytmier bidrar till många av dessa dödsfall 14-17. Förutom SE, patienter som upplever spontant återkommande kramper, dvs epilepsi, finns risk för förtida plötslig och oväntad död i samband med epilepsi (SUDEP) 18. Som med SE, är de exakta mekanismerna medlande SUDEP inte känd. Det har föreslagits att ventrikulär avvikelser och resultatet arytmier ge ett betydande bidrag 18-22.

För att undersöka mekanismerna av beslag-relaterade hjärtdöd, och effekten av cardioprotective terapier, är det nödvändigt att få såväl EKG-derived riskindikatorer och utvärdera känslighet för hjärtarytmier i djurmodeller av kramper 23-25. Här beskriver vi metoder för implantering EKG-elektroder i Sprague-Dawley laboratorieråtta (Rattus norvegicus), efter SE, insamling och analys av EKG-inspelningar, och framkallande av arytmier vid intravenös infusion av Akonitin.

Dessa förfaranden kan användas för att direkt bestämma relationerna mellan EKG-härledda mått på hjärtats elektriska aktivitet och mottaglighet för ventrikulära arytmier hos råtta modeller av kramper, eller något sjukdomstillstånd associerade med ökad risk för plötslig hjärtdöd.

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

Två aspekter av de beskrivna förfarandena är av avgörande betydelse. För det första måste graden av Akonitin administration till hjärtat vara likvärdig över hela djur. Detta kräver konsekvent placering av halsblodåder tips ven kateter i förhållande till hjärtat, och noggrann justering av infusionshastigheten. Andelen Akonitin leverans till hjärtat måste vara lika för att på lämpligt utvärdera uppkomsten av ventrikelarytmier förhållande till ändrad känslighet. Om Akonitin leverans varierar, då latens för att arytmier kan bero på skillnader i koncentrationen av läkemedlet och inte förändringar i hjärtfunktionen. För det andra måste förberedelse och placering av EKG-registrering elektroderna ger artefakt-fria inspelningar med tydligt märkbara P, QRS och T vågor. Medan hjärtfrekvens, HRV, och förekomst av ventrikulära arytmier kan bestämmas från QRS vågor ensam, måste QTc och QTD beräknas från inspelningar med tydliga Q-våg debut, och T-våg uppsägning.

En uppenbar begränsning av dessa tekniker är att de genomförs på sövda djur. Men detta är nödvändigt av två skäl. 1) Sedan EKG-elektroder implanteras i skelettmuskulatur vävnad, omfattas de artefakter som produceras under rörelse i medveten råttor. Dessa icke-kardiell signaler obskyra ofta EKG verksamheten nödvändiga för en korrekt analys av hjärtfunktionen. 2) Akonitin inducerad arytmi upp en potentiell etisk fråga när framkallade i medvetet djur.

Dessa förfaranden möjliggör kvantifiering av flera väl accepterade prognostiska indikatorer på SCD, tillsammans med direkt analys av känslighet för ventrikulära arytmier hos samma djur. Dessa tekniker är värdefulla för att bestämma relativ kardiell risk, samt effekten av cardioprotective terapier, i kramper, och något sjukdomstillstånd i samband med dödliga ventrikulära arytmier som kan modelleras i gnagare.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har ingenting att lämna ut.

Acknowledgments

Denna forskning stöddes av ett bidrag från Medborgare United för forskning i Epilepsi (CURE) till 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).
Metoder för EKG utvärdering av indikatorer för kardiell risk, och mottaglighet för Akonitin-inducerade arytmier hos råttor efter 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