होश में संयमित खरगोशों में बरामदगी, अतालता और एपनिया की पहचान के लिए बहु-प्रणाली निगरानी
Summary
एक साथ वीडियो-ईईजी-ईसीजी-ऑक्सीमेट्री-कैपोग्राफी का उपयोग करके, हमने उकसाए गए अतालता और दौरे को विकसित करने के लिए खरगोश मॉडल की संवेदनशीलता का मूल्यांकन करने के लिए एक पद्धति विकसित की। यह उपन्यास रिकॉर्डिंग प्रणाली चिकित्सीय की प्रभावकारिता और सुरक्षा का परीक्षण करने के लिए एक मंच स्थापित करती है और अचानक मृत्यु के समापन वाली बहु-प्रणाली घटनाओं के जटिल झरना को कैप्चर कर सकती है।
Abstract
आयन चैनलोपैथी वाले रोगियों को दौरे और घातक हृदय अतालता विकसित होने का उच्च जोखिम होता है। मिर्गी (यानी मिर्गी दिल) वाले लोगों में हृदय रोग और अतालता का प्रचलन अधिक होता है। इसके अतिरिक्त, हृदय और स्वायत्त गड़बड़ी बरामदगी के आसपास की सूचना दी गई है । 1:1,000 मिर्गी रोगियों/वर्ष मिर्गी (SUDEP) में अचानक अप्रत्याशित मौत से मर जाते हैं । SUDEP के लिए तंत्र अधूरा समझ में आता है । इलेक्ट्रोएंसेफेलोग्राम (ईईजी) और इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी) दो तकनीकों का नियमित रूप से नैदानिक सेटिंग में उपयोग किया जाता है ताकि दौरे और अतालता के लिए सब्सट्रेट्स/ट्रिगर्स का पता लगाया जा सके और उनका अध्ययन किया जा सके । जबकि इस पद्धति के कई अध्ययन और विवरण कृंतक में हैं, उनकी हृदय विद्युत गतिविधि मनुष्यों से काफी अलग है। यह लेख सचेत खरगोशों में एक साथ वीडियो-ईईजी-ईसीजी-ऑक्सीमेट्री-कैपोग्राफी रिकॉर्ड करने के लिए एक गैर-आक्रामक विधि का विवरण प्रदान करता है। चूंकि कार्डियक इलेक्ट्रिकल फ़ंक्शन खरगोशों और मनुष्यों में समान है, खरगोश ट्रांसलेशनल डायग्नोस्टिक और चिकित्सीय अध्ययन का एक उत्कृष्ट मॉडल प्रदान करते हैं। डेटा अधिग्रहण के लिए कार्यप्रणाली को रेखांकित करने के अलावा, हम खरगोशों में न्यूरो-कार्डियक इलेक्ट्रिकल फंक्शन और पैथोलॉजी की जांच के लिए विश्लेषणात्मक दृष्टिकोणों पर चर्चा करते हैं। इसमें अतालता का पता लगाना, ईईजी का स्पेक्ट्रल विश्लेषण और संयमित खरगोशों के लिए विकसित जब्ती पैमाना शामिल है।
Introduction
इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी (ईसीजी) नियमित रूप से नैदानिक सेटिंग में हृदय विद्युत चालन और विद्युत सक्रियण-वसूली प्रक्रिया की गतिशीलता का आकलन करने के लिए प्रयोग किया जाता है। ईसीजी अतालता, इस्केमिया और इंफेक्शन के जोखिम का पता लगाने, स्थानीयकरण और आकलन करने के लिए महत्वपूर्ण है। आमतौर पर, इलेक्ट्रोड रोगी की छाती, बाहों और पैरों से चिपकाए जाते हैं ताकि दिल का त्रि-आयामी दृश्य प्रदान किया जा सके। एक सकारात्मक विक्षेप का उत्पादन होता है जब मायोकार्डियल डीपोलराइजेशन की दिशा इलेक्ट्रोड की ओर होती है और जब मायोकार्डियल डीपोलराइजेशन की दिशा इलेक्ट्रोड से दूर होती है तो एक नकारात्मक विक्षेप का उत्पादन होता है। हृदय चक्र के विद्युतीकरण घटकों में एट्रियल डीपोलराइजेशन (पी वेव), एट्रियल-वेंट्रिकुलर कंडक्शन (पी-आर इंटरवल), वेंट्रिकुलर एक्सिटेशन (क्यूआरएस कॉम्प्लेक्स), और वेंट्रिकुलर पुनर्ध्रुवीकरण (टी वेव) शामिल हैं। ईसीजी में बहुत समानताएं हैं और मनुष्यों, खरगोशों, कुत्तों, गिनी सूअरों, सूअरों,बकरी, और घोड़ों1,2,3सहित कई स्तनधारियों में कार्रवाई संभावित उपाय हैं।
खरगोश हृदय अनुवाद अनुसंधान के लिए एक आदर्श मॉडल हैं। खरगोश का दिल आयन चैनल संरचना के मामले में मानव हृदय के समान है, और कार्रवाई संभावित गुण2,4,5। खरगोशों का उपयोग हृदयरोग2,4,6,7,8 के आनुवंशिक, अधिग्रहीत और दवा-प्रेरित मॉडलों के उत्पादन के लिए कियाजाताहै। कार्डियक ईसीजी में बहुत समानताएं हैं और मनुष्यों और खरगोशों में दवाओं के प्रति कार्रवाई की संभावित प्रतिक्रिया7,10,11है ।
खरगोशों, मनुष्यों और अन्य बड़े स्तनधारियों12, 13, 14की तुलना में कृंतक में हृदय गति और हृदय विद्युत सक्रियण-वसूली प्रक्रिया बहुत अलग है। कृंतक दिल मनुष्यों के रूप में तेजी से ~ 10 गुना धड़कता है। इसके विपरीत, मानव और खरगोश ईसीजी में आईएसओ-इलेक्ट्रिक एसटी सेगमेंट के लिए, कृंतक14, 15,16में कोई एसटी खंड नहीं है। इसके अलावा, कृंतकों में एक क्यूआरएस-आर तरंग है जिसमें एक उल्टे टी तरंग14,15,16है। क्यूटी अंतराल का माप कृंतक बनाम मनुष्य और खरगोश 14 ,15,16में बहुत अलग है । इसके अलावा,मनुष्यों बनाम कृंतक12, 15,16में सामान्य ईसीजी मान बहुत अलग हैं। ईसीजी तरंग रूपों में इन मतभेदों को कार्रवाई की क्षमता आकृति विज्ञान और आयन चैनलों में अंतर के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है जो कार्डियक पुनर्ध्रुवीकरण9,14को चलाते हैं । जबकि क्षणिक बाहरी पोटेशियम वर्तमान छोटे (गैर गुंबद) में प्रमुख रिनोवॉलिजिंग वर्तमान है, मनुष्यों और खरगोशों में कृंतक में कार्डियक एक्शन संभावित आकृति विज्ञान, कार्रवाई क्षमता पर एक बड़ा चरण-2 गुंबद है, और विलंबित सुधारक पोटेशियम धाराएं (आईकेआर और आईकेएस)मनुष्यों और खरगोशों में प्रमुख रिपोलारिजिंग धाराएं हैं4,9,13,17। महत्वपूर्ण बात, मैंKr और मैंKs की अभिव्यक्ति अनुपस्थित है/कृंतक में ंयूनतम, और मैंKr और मैंKs के लौकिक सक्रियण काइनेटिक्स के कारण यह हृदय कार्रवाई संभावित आकृति विज्ञान9,13में एक भूमिका नहीं है । इस प्रकार, खरगोश दवा-प्रेरित, अधिग्रहीत, और विरासत में मिली ईसीजी असामान्यताओं और अतालता4,7,13के लिए तंत्र का आकलन करने के लिए एक अधिक अनुवादात्मक मॉडल प्रदान करते हैं। इसके बाद, जैसा कि कई अध्ययनों से प्राथमिक हृदय (लांग क्यूटी सिंड्रोम18, 19, 20)या न्यूरोनल रोगों (मिर्गी21, 22,23,24)में न्यूरोनल और कार्डियक विद्युत असामान्यताओं दोनों की उपस्थिति दिखाई गई है, एक पशु मॉडल में अंतर्निहित तंत्र का अध्ययन करना महत्वपूर्ण है जो मानव शरीर विज्ञान को बारीकी से पुन: पेश करता है। जबकि कृंतक मानव मस्तिष्क को मॉडल करने के लिए पर्याप्त हो सकते हैं, कृंतक मानव हृदय शरीर विज्ञान7का एक आदर्श मॉडल नहीं हैं।
इलेक्ट्रोएंसेफलोग्राफी (ईईजी) कॉर्टिकल इलेक्ट्रिकल फंक्शन को रिकॉर्ड करने के लिए इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है, जो आमतौर पर खोपड़ी या इंट्राक्रैनिक रूप से रखा जाता है। ये इलेक्ट्रोड सेरेब्रल कॉर्टेक्स25में पास के पिरामिड न्यूरॉन्स के समूहों की फायरिंग दर और सिंक्रोनिटी में बदलाव का पता लगा सकते हैं । इस जानकारी का उपयोग मस्तिष्क समारोह और जाग/नींद की स्थिति का आकलन करने के लिए किया जा सकता है । इसके अलावा, ईईजी मिर्गी गतिविधि को स्थानीयकृत करने के लिए उपयोगी होते हैं, और मिर्गी के दौरे को गैर-मिर्गी की घटनाओं (जैसे, साइकोजेनिक गैर-मिर्गी गतिविधि और कार्डियोजेनिक घटनाओं) से अलग करते हैं। मिर्गी के प्रकार, उत्तेजक कारकों, और जब्ती की उत्पत्ति का निदान करने के लिए, मिर्गी रोगियों को विभिन्न युद्धाभ्यास के अधीन किया जाता है जो जब्ती पर ला सकते हैं। विभिन्न तरीकों में हाइपरवेंटिलेशन, फोटिक उत्तेजना और नींद की कमी शामिल है। यह प्रोटोकॉल 26,27 , 28 ,29,29खरगोशों में ईईजी विपथनों और दौरे को प्रेरित करने के लिए फोटिक उत्तेजनाकेउपयोग कोदर्शाताहै ।
एक साथ वीडियो-ईईजी-ईसीजी रिकॉर्डिंग का उपयोग मनुष्यों और कृंतकों में पूर्व-ictal, ictal, और बाद के ictal राज्यों के दौरान व्यवहार, न्यूरोनल और हृदय गतिविधि का आकलन करने के लिए बड़े पैमाने पर किया गया है30। जबकि कई अध्ययनों ने खरगोशों में अलग – अलग ईईजी और ईसीजी रिकॉर्डिंग की है4,31,32,33,सचेत संयमित खरगोश में एक साथ वीडियो-ईईजी-ईसीजी प्राप्त करने और विश्लेषण करने के लिए एक प्रणाली अच्छी तरह से स्थापित नहीं है34. यह पेपर एक प्रोटोकॉल के डिजाइन और कार्यान्वयन का वर्णन करता है जो न्यूरो-कार्डियक इलेक्ट्रिकल और श्वसन कार्य का आकलन करने के लिए सचेत खरगोशों में एक साथ वीडियो-ईईजी-ईसीजी-कैपनोग्राफी-ऑक्सीमेट्री डेटा रिकॉर्ड कर सकता है। इस विधि से एकत्र किए गए परिणाम अतालता, दौरे, श्वसन गड़बड़ी और भौतिक अभिव्यक्तियों के बीच संवेदनशीलता, ट्रिगर, गतिशीलता और सामंजस्य को इंगित कर सकते हैं। हमारी प्रयोगात्मक प्रणाली का एक लाभ यह है कि हम एक शामक की जरूरत के बिना सचेत रिकॉर्डिंग प्राप्त करते हैं । खरगोश कम से कम आंदोलन के साथ ≥5 एच के लिए निरोधक में रहते हैं। एनेस्थेटिक्स प्रेंटरनल, कार्डियक, श्वसन और स्वायत्त कार्य के रूप में, सचेत राज्य के दौरान रिकॉर्डिंग सबसे शारीरिक डेटा प्रदान करती है।
यह रिकॉर्डिंग प्रणाली अंततः मिर्गी (SUDEP) में अचानक अप्रत्याशित मौत के लिए न्यूरोलॉजिक, हृदय और श्वसन तंत्र की समझ को आगे बढ़ाने के लिए विस्तृत अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकती है। ऊपर न्यूरोलॉजिक और कार्डियक मॉनिटरिंग के अलावा, हाल के सबूतों ने जब्ती35, 36के बाद अचानक मौत के लिए संभावित योगदान के रूप मेंश्वसनविफलता की भूमिका का भी समर्थन किया है। खरगोशों की श्वसन स्थिति की निगरानी करने के लिए, जब्ती से पहले, दौरान और बाद में श्वसन प्रणाली की स्थिति का मूल्यांकन करने के लिए ऑक्सीमेट्री और कैपनोग्राफी लागू की गई थी। यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल औषधीय और प्रकाश-उत्तेजनाओं प्रेरित खरगोश बरामदगी के लिए दहलीज का आकलन करने के उद्देश्य से डिजाइन किया गया था । यह प्रोटोकॉल सूक्ष्म ईईजी और ईसीजी असामान्यताओं का पता लगा सकता है जिसके परिणामस्वरूप भौतिक अभिव्यक्तियां नहीं हो सकती हैं। इसके अलावा, इस विधि का उपयोग कार्डिएक सुरक्षा और उपन्यास दवाओं और उपकरणों के अतालता रोधी प्रभावकारिता परीक्षण के लिए किया जा सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह प्रायोगिक सेटअप विस्तृत एक साथ वीडियो-ईईजी-ईसीजी-ऑक्सीमेट्री-कैपनोग्राफी रिकॉर्डिंग और खरगोशों में विश्लेषण, विशेष रूप से हृदय और/या न्यूरोनल रोगों के मॉडल में सुविधाजनक है । इस लेख के परिणामों स?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों को स्वीकार करते है इस अध्ययन अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन, अमेरिकन मिर्गी सोसायटी, और SUNY फार्माकोलॉजी के राज्य विभाग से अनुदान द्वारा समर्थित था ।
Materials
| 0.9% Sodium Chloride Irrigation, USP – Flexible Container | PFIZER (HOSPIRA) | 7983-09 | Dilutant |
| 10cc Luer Lock syringe with 20G x 1" Needle | Sur-Vet | SS-10L2025 | Used as a flush after drug injection |
| 4×4 gauze sponges | Fisher Scientific | 22-415-469 | Rolled in a tube to splint ear with angiocatheter |
| Apple Sauce | Kirkland | 897971 | Vehicle for oral medications |
| Computer | Dell | Optiplex 5040 | Acquisition computer |
| E-4031 | Tocris | 1808 | Agent known to prolong the QT interval |
| ECG Electrode | RhythmLink | RLSND116-2.5 | 13mm 35-degree bent (0.4 mm diameter) subdermal pin electrodes |
| EEG Electrode | RhythmLink | RLSP513 | 5-twist 13mm straight (0.4mm diameter) subdermal pin electrodes |
| EEGLAB (2020) | Swartz Center for Computational Neuroscience | Open Access | Can perform spectral analysis of EEG |
| Ethernet-to-ethernet adapter | Linksys | USB3G16 | Adapter for connecting the camera to the computer |
| Euthanasia-III Solution | Med-Pharmex | ANADA 200-280 | Contains pentobarbital sodium and phenytoin sodium, controlled substance |
| Foam padding | Generic | N/A | Reduces pressure applied to the neck of small rabbits by the restrainer in order to prevent the adverse cardiorespiratory effects of neck compression |
| Heparin Lock Flush | Medline | EMZ50051240 | To maintain patency of angiocatheter |
| IR Light | Bosch | EX12LED-3BD-8W | Facilitates recordings in the dark |
| LabChart Pro (2019, Version 8.1.16) | ADInstruments | N/A | ECG Analysis |
| JELCO PROTECTIV Safety I.V. Catheters, 25 gauge | Smiths Medical | 3060 | Used to catherize marginal ear vein |
| MATLAB (R2019b, Update 5) | MathWorks | N/A | Required to run EEGLAB |
| Microphone | Sony Stereo | ECM-D570P | Recording of audible manifestions of seizures |
| Micropore Medical Tape, Paper, White | 3M | 1530-1 | Used to secure wires and create ear splint |
| Natus NeuroWorks | Natus | LC101-8 | Acquisition and review software |
| Pentylenetetrazol (1 – 10 mg/kg always in 1mL volume) | Sigma-Aldrich | 88580 | Dilutions prepared in saline |
| Photic Stimulator | Grass | PS22 | Stimulator to control frequency, delay, duration, intensity of the light pulses |
| Plastic wire organizer / bundler | 12Vwire.com | LM-12-100-BLK | Bundle wires to cut down on noise |
| PS 22 Photic Stimulator | Grass Instruments | BZA641035 | Strobe light with adjustable flash frequency, delay, and intensity |
| PVC pipe | Generic | N/A | Prevents small rabbits from kicking their hind legs and causing spinal injury |
| Quantum Amplifier | Natus | 13926 | Amplifier / digitizer |
| Quantum HeadBox Amplifier | Natus | 22134 | 64-pin breakout box |
| Rabbit Restrainer | Plas-Labs | 501-TC | Various size rabbit restrainers are available. 6" x 18" x 6" in this study. |
| Rubber pad (booster) | Generic | N/A | Raises small rabbits up in the restrainer to prevent neck compression |
| SpO2 ear clip | NONIN | 61000 | PureSAT/SpO2 |
| SpO2 sensor adapter | NONIN | 13931 | XPOD PureSAT/SpO2 |
| SRG-X120 1080p PTZ Camera with HDMI, IP & 3G-SDI Output | Sony | SRG-X120 | Impela Camera |
| Terumo Sur-Vet Tuberculin Syringe 1cc 25G X 5/8" Regular Luer | Sur-Vet | 13882 | Used to inject intravenous medications |
| Veterinary Injection Plug Luer Lock | Sur-Vet | SRIP2V | Injection plug for inserting the needle for intravenous medication |
| Webcol Alcohol Prep, Sterile, Large, 2-ply | Covidien | 5110 | To prepare ear vein before catheterization |
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