Sufentanil-medetomidine anaesthesia compared with fentanyl/fluanisone-midazolam is associated with fewer ventricular arrhythmias and death during experimental myocardial infarction in rats and limits infarct size following reperfusion

Lab Anim. 2018 Jun;52(3):271-279. doi: 10.1177/0023677217724485. Epub 2017 Aug 4.

Abstract

To improve infarct healing following myocardial infarction in humans, therapeutic interventions can be applied during the inflammatory response. Animal models are widely used to study this process. However, induction of MI in rodents is associated with high mortality due to ventricular fibrillation (VF) during coronary artery ligation. The anaesthetic agent used during the procedure appears to influence the frequency of this complication. In this retrospective study, the effect on ventricular arrhythmia incidence during ligation and infarct size following in vivo reperfusion of two anaesthetic regimens, sufentanil-medetomidine (SM) and fentanyl/fluanisone-midazolam (FFM) was evaluated in rats. Anaesthetics were administered subcutaneously using fentanyl/fluanisone (0.5 mL/kg) with midazolam (5 mg/kg) (FFM group, n = 48) or sufentanil (0.05 mg/kg) with medetomidine (0.15 mg/kg) (SM group, n = 47). The coronary artery was ligated for 40 min to induce MI. Heart rate and ventricular arrhythmias were recorded during ligation, and infarct size was measured via histochemistry after three days of reperfusion. In the SM group, heart rate and VF incidence were lower throughout the experiment compared with the FFM group (6% versus 30%) ( P < 0.01). Fatal VF did not occur in the SM group whereas this occurred in 25% of the animals in the FFM group. Additionally, after three days of reperfusion, the infarcted area following SM anaesthesia was less than half as large as that following FFM anaesthesia (8.5 ± 6.4% versus 20.7 ± 5.6%) ( P < 0.01). Therefore, to minimize the possibility of complications related to VF and acute death arising during ligation, SM anaesthesia is recommended for experimental MI in rats.

Les interventions thérapeutiques au cours de la réponse inflammatoire après un infarctus du myocarde (IM) visent à améliorer la guérison des patients. Les modèles animaux sont largement utilisés pour étudier ce processus. Cependant, l'induction d'IM chez les rongeurs est associée à une mortalité élevée due à la fibrillation ventriculaire (FV) au cours de la ligature de l'artère coronaire. L'agent anesthésique utilisé pendant la procédure semble influer sur la fréquence de cette complication. L'étude rétrospective actuelle évalue l'effet sur l'incidence des arythmies ventriculaires au cours de la ligature et l'étendue de l'infarctus après reperfusion in vivo de deux régimes d'anesthésie, le sufentanil-médétomidine (SM) et le fentanyl/fluanisone-midazolam (FFM) chez le rat. Les anesthésiques ont été administrés par voie sous-cutanée en associant du fentanyl/fluanisone (0.5 ml/kg) au midazolam (5 mg/kg) (Group FFM, n = 48) ou du sufentanil (0.05 mg/kg) à de la médétomidine (0.15 mg/kg), (groupe SM n = 47). L'artère coronaire a été ligaturée pendant 40 minutes pour induire l'IM. La fréquence cardiaque et les arythmies ventriculaires ont été enregistrées au cours de la ligature et l'étendue de l'infarctus a été mesurée via une histochimie après trois jours de reperfusion. Dans le groupe SM, la fréquence cardiaque et l'incidence de FV étaient plus faibles tout au long de l'expérience par rapport au groupe FFM (6% contre 30%) (P < 0,01). Aucune FV mortelle ne s'est produite dans le groupe SM alors qu'elle s'est produite chez 25% des animaux du groupe FFM. En outre, après trois jours de reperfusion, la zone de l'infarctus suivant une anesthésie SM était au moins à moitié plus petite qu'après une anesthésie FFM (8.5 ± 6.4 % et 20.7 ± 5.6 %) (P < 0.01). Par conséquent, afin de minimiser le risque de complications liées à la FV et les décès aigus survenant au cours de la ligature, l'anesthésie SM est recommandée pour étudier l'IM chez le rat.

Therapeutische Eingriffe während der entzündlichen Reaktion auf Myokardinfarkt (MI) beim Menschen bezwecken eine bessere Infarktheilung. Tiermodelle werden zur Untersuchung dieses Prozesses häufig verwendet. Allerdings ist die Induzierung von MI bei Nagern mit einer hohen Sterblichkeit aufgrund von Kammernflimmern (VF) während der Ligatur der Koronararterie verbunden. Das für den Eingriff verwendete Narkosemittel scheint Einfluss auf die Häufigkeit dieser Komplikation zu haben. In der vorliegenden retrospektiven Studie wurde die Auswirkung von in-Vivo-Reperfusion zweier Anästhetikagaben, Sufentanil-Medetomidin (SM) und Fentanyl/Fluanison-Midazolam (FFM), auf das Auftreten ventrikulärer Arrhythmie während der Ligatur und auf die Infarktgröße bei Ratten untersucht. Es erfolgte subkutane Anästhesie-Verabreichung von Fentanyl/Fluanison (0.5 ml/kg) mit Midazolam (5 mg/kg) (FFM-Gruppe, n = 48) oder Sufentanil (0.05 mg/kg) mit Medetomidin (0.15 mg/kg) (SM-Gruppe, n = 47). Die Koronararterie wurde 40 Minuten lang zwecks Induzierung von MI ligiert. Herzfrequenz und ventrikuläre Arrhythmien wurden während der Ligatur erfasst, und die Infarktgröße wurde mittels Gewebechemie nach drei Tagen Reperfusion gemessen. Bei der SM-Gruppe waren Herzfrequenz und Auftreten von VF während des gesamten Versuchs geringer als bei der FFM-Gruppe (6% versus 30%) (P < 0.01). Tödliche VF trat in der SM-Gruppe nicht auf, während dies bei 25 % der Tiere in der FFM-Gruppe der Fall war. Zudem war drei Tage nach Reperfusion der infarzierte Bereich nach SM-Narkose weniger als halb so groß als nach FFM-Narkose (8.5 ± 6.4 % versus 20.7 ± 5.6 %) (P < 0.01). Beim experimentellen MI bei Ratten empfiehlt sich daher der Einsatz von SM-Anästhesie, um die Möglichkeit von Komplikationen im Zusammenhang mit VF und plötzlichem Tod während der Ligatur zu minimieren.

Las intervenciones terapéuticas durante la respuesta inflamatoria tras un infarto miocardio (IM) en personas trata de mejorar la recuperación del infarto. Para estudiar este proceso se utilizan muchos modelos de animales. No obstante, la inducción de IM en roedores se asocia a un alto número de mortalidad debido a una fibrilación ventricular (FV) durante la ligadura de la arteria coronaria. El agente anestésico utilizado durante el procedimiento parece influir en la frecuencia de esta complicación. En el actual estudio retrospectivo, se evaluó utilizando ratas el efecto en la incidencia de arritmias ventriculares durante la ligadura y el tamaño del infarto después de una reperfusión en vivo de dos regímenes anestésicos, sufentanil-medetomidina (SM) y fentanil/fluanisona-midazolam (FFM). Se administraron anestésicos de forma subcutánea utilizando fentanil/fluanisona (0.5 ml/kg) con midazolam (5 mg/kg) (grupo FFM, n = 48) o sufentanil (0.05 mg/kg) con medetomidina (0.15 mg/kg) (grupo SM, n = 47). La arteria coronaria fue ligada durante 40 minutos para inducir la IM. Se registraron el ritmo cardíaco y arritmias ventriculares durante la ligadura y el tamaño de infarto fue medido mediante histoquímica después de tres días de reperfusión. En el grupo SM, el ritmo cardíaco y la incidencia FV fue inferior durante todo el experimento en comparación al grupo FFM (6% frente a 30%) (P < 0.01). En el grupo SM no hubo ninguna fatalidad de FV mientras que sí que la hubo en el 25% de los animales del grupo FFM. Asimismo, después de tres días de reperfusión, el área del infarto después de la anestesia SM era menos de la mitad de grande que con la anestesia FFM (8.5 ± 6.4% frente a 20.7 ± 5.6%) (P < 0.01). Por tanto, para minimizar la posibilidad de complicaciones relacionadas con FV y muerte aguda durante la ligadura, se recomienda la anestesia SM para IM experimental en ratas.

Keywords: anaesthesia; arrhythmias; ischaemia; medetomidine; sufentanil.

MeSH terms

  • Anesthetics, Combined / adverse effects*
  • Animals
  • Arrhythmias, Cardiac / physiopathology*
  • Butyrophenones / adverse effects
  • Fentanyl / adverse effects
  • Male
  • Medetomidine / adverse effects
  • Midazolam / adverse effects
  • Myocardial Infarction / mortality
  • Myocardial Infarction / physiopathology*
  • Rats / physiology*
  • Rats, Wistar
  • Retrospective Studies
  • Sufentanil / adverse effects

Substances

  • Anesthetics, Combined
  • Butyrophenones
  • fluanisone
  • Sufentanil
  • Medetomidine
  • Midazolam
  • Fentanyl