신생아 저산소 - 허혈성 뇌증의 돼지 모델
Summary
Hypoxic-ischemic encephalopathy following perinatal asphyxia can be studied using animal models. We demonstrate the procedures necessary for establishing a piglet model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy.
Abstract
저산소 성 허혈성 뇌증 (HIE)을 발생 출생 질식는 전 세계적으로 0,660,000 명이 사망 매년 세계 290 만 신생아 사망의 1/4 정도를 차지한다. HIE의 동물 모델은 HIE의 병태 생리의 이해에 기여하고, 인한 주 산기 질식에 뇌 손상에서 발생하는 역동적 인 과정을 강조했다. 따라서, 동물 연구 후 모독 치료 전략에 대한 시간 – 윈도우를 제안했다. 저체온증은 pdiglet 모델 HIE에 대한 치료로 테스트 이후 임상 시험에서 효과가 입증되고있다. 모델의 변화가 부속 신경 보호 방법과 크세논과 멜라토닌의 돼지 연구의 연구에 적용되었다하는 것은 임상 단계로 이끈 I 및 II 시험 1, 2. 돼지의 HIE 모델은 더 신생아 resuscitation- 및 혈역학 적 연구뿐만 아니라 세포 수준에서 대뇌 저산소증의 조사에 사용된다. 그러나, 기술적 도전프로토콜 모델과 변화 중 하나 너무 경미하거나 너무 심한 뇌 손상의 원인이 될 수 있습니다. 이 글에서, 우리는 신생아 HIE의 안정적인 돼지 모델을 구축하기 위해 필요한 기술적 절차를 보여줍니다. 첫째, 신생아 돼지 (<24 시간 이전, 중간 무게 1,500g)은 마취 삽관 및 신생아 중환자 실에서 발견 된 것과 유사한 설정에서 모니터됩니다. 글로벌 저산소 허혈 글로벌 저산소증, 저혈압 통해 대뇌 허혈 및 저산소 상태를 나타내는 평면 추적 진폭 집적 EEG (aEEG)를 달성하기 위해 흡기 산소 분율을 낮춤으로써 유도된다. 생존 aEEG 응답과 혈압에 따라 산소 조절에 의해 추진된다. 뇌 손상을 72 시간 후 조직 병리학 및 자기 공명 촬상에 의해 정량화된다.
Introduction
주 산기 질식는 저산소 성 허혈성 뇌증 (HIE)과 관련된 급성 및 자주 예상치 못한 상태이다. 이 프로토콜의 전반적인 목표는 주 산기 저산소 성 허혈성 뇌증의 돼지 생존 모델을 설명하는 것입니다. 이 모델은 신생아의 뇌 및 혈액, 뇌척수액 및 소변과 같은 체액에서의 신경 병리학에 실험적 치료, 자기 공명 영상 및 분광기 (MRI 및 MRS) 및 바이오 마커 저산소 허혈 다양한 정도의 효과를 조사하기 위하여 사용될 수있다 . 또한이 모델은 글로벌 저산소 – 허혈에 영향을 모두 심혈 관계, 호흡 기계, 신장과 간을 조사하는 데 유용 입증되었습니다.
산기 질식이 손상 산소 공급 분만 또는 즉각적인 산후 기간에서의 결과이다. 분만 중 저산소 이벤트는 세계의 2.9 공장의 약 4 분의 1, 전 세계적으로 0,660,000 명이 사망 매년 계정2012 3 이온 신생아 사망. 2010 1150000 아기에서 출생 질식 4 다음 신생아 뇌를 개발 한 것으로 추정했다. HIE 임신 34 주 이후 태어난 유아에서 뇌 질환으로 정의는 선진국에서 1-3 / 1,000 출산 5 발생하고 8.5 / 1,000 출산까지 개발 도상국 4. 사망의 위험 10-60%이고, 생존자 30-100% -6,7-에서 신경 학적 장애의 위험. 50200000 장애 조정 생명 년 (DALYs)는 분만 저산소 이벤트 (4)에 기인한다. 현재 HIE에 대한 지원 이외의 유일한 치료 후 저산소 저체온증이다. 따라서, 진단 절차 및 치료 전략의 발전은 HIE (8)의 관리를 개선하기 위해 필수적이다.
산기 질식 및 신생아의 뇌 손상 후 예후 관리에 개선 기저 질환 메커니즘의 지식을 확장에 기초D 가능한 치료. 다른 임상 이벤트가 HIE로 이어질 수 있으며, 단일 출생 센터에서 발생 빈도가 낮은 5로 HIE의 동물 모델은 특히 유용하다. 예후 및 진단 도구 및 새로운 치료 전략을 테스트 할 때 생물학적 변동의 영향이 최소화 될 수있는 실험 장치가 필수적이다. 동물 모델은 따라서 유도 손상과 질병 키우면 결과 9에 관련된 동적 프로세스를 기본 병리 기전의 이해에 기여 가능한 가깝게 임상 상황에 근사한다. 신생아 HIE의 동물 모델은 설치류, 양 및 돼지를 포함하는 다수의 종을 포함했다. 비교, 신생아 돼지는 전달 11, 12시 크기에 대해, 심장 혈관 시스템 (10)과 뇌의 성숙과 인간의 신생아에 높은 유사성을 가지고있다. 돼지 모델에서 감시, 계측 및 결과 평가는 그쪽과 유사HIE와 유아의 임상 치료에 사용되는 T. 따라서,이 모델로부터 신생아 케어 번역에 고도가있다.
주 산기 저산소증과 HIE의 새끼 돼지 모델은 여러 그룹에 의해 사용 영역 (13)의 수에 차이가 있습니다. 실험의 목적에 따라, 세심한주의가 약물의 선택에 지불해야합니다, 저산소증 – 허혈, 모욕 기간 및 정도, 포스트 모욕 소생술 및 관리, 및 결과 평가를 제어하는 방법을 유도하는 방법. 무작위 시험 디자인은 항상 중재 연구에 사용되어야 편견을 방지 할 수 있습니다.
저산소 – 허혈 손상을 유도하는 방법을 적용 할 때 중요하다. HIE에 선도적 인 글로벌 저산소증은 종종 뇌, 심장, 폐, 신장 및 간을 포함한 다 장기 부전을 초래한다. 평가 결과에 따라 HIE의 모델은 국소 허혈, 예에 의존하기보다는 글로벌 저산소증과 국소 빈혈에 근거해야한다. 자동차의 결찰에 의해otid 동맥 (14). 평균 동맥압> 40mm 수은이 유지하면서 최근 논문은 저산소증의 조합 (FIO 2 내지 12 %) 및 경동맥 압축을 적용 하였다. 또 다른 그룹은 기저 초과> 20 밀리몰 / L까지 8 % O 2 글로벌 저산소증을 유발하거나 동맥 혈압 (MABP) <15mm 수은을 의미하고, 4 시간 15 동물을 희생. 저산소증도 심 박출량에 의해 적정되었습니다 MABP (기준 30 ~ 40 %까지) 및 동맥의 pH (6.95-7.05) (16) (30-35mm 수은에).
이 보고서에 제시된 것과 유사한 aEEG 억제에 의해 적정 글로벌 저산소 – 허혈의 모델 electrophysiologically, 임상 적이다 뇌증을 입증하고, 질식 용어 유아 (17, 18)에서 볼 수있는 상태로 neuropathologically 비교했다.
유도 HIE의 정도는 필수적이다. HIE의 유용한 동물 모델은 신규 디아 테스트 허용해야절차 및 치료 옵션 영지주의. 이를 사용하려면, 모델은 새로운 치료법을 평가할 때 관련성이 적은 것이 거의 또는 전혀 치료 가능성이있는 심각한 뇌 손상 등의 치료 가능성이 적당한 HIE를 유도해야한다. 저산소증에 대한 허용 오차는 실험 동물 사이에 상당히 다릅니다. 이전의 연구는 더 일관성 뇌 손상이 달성 될 수 있다는 것을 보여 주었다 많은 동물 진폭 집적 뇌파 (aEEG)에 의해 평가 된 각 돼지의 뇌 응답에 따라 유발 된 저산소증을 개체화보다는 걸쳐 집합 FIO 2 값을 이용하여 17,19 생존한다는 저산소 이벤트. aEEG 억제의 지속 시간은 45 분 aEEG 억제 <로 증가하고 20 분 aEEG 억제 및 중증 경련>에서 몇몇의 병리학 적 변화, 뇌 손상의 정도와 상관. HIE 대한 신경 보호 치료제의 최근 평가는 행동 결과 MEAS있게 생존 모델에 대한 필요성을 식별동물 모델 20 URES.
제시된 HIE의 돼지 모델의 많은 장점이 있습니다. 그것은 결과가 인간의 생리에 번역 할 가능성이 높다 종을 기반으로합니다. aEEG 세계적인 저산소 – 허혈 모델 다 장기 부전과 저산소 – 허혈의 적정 바이오 마커가, MRI 및 행동이 적절한 시점에서 평가 될 수 있도록 생존 임상 관련 결과와 뇌 손상의 일관성 정도를 유도한다.
주 산기 질식과 HIE의 돼지 모델 만 HIE의 병태 생리에 현재의 통찰력에 크게 기여하지 않은,하지만 성공적으로 궁극적으로 인간의 새로운 치료법의 결과로, 임상 시험에 앞서있다. 돼지 모델 연구는 HIE (21)에 대한 치료로 저체온증을 수립에 중요한 역할을하고, 신생아 소생술 연구 (22)에서 사용된다. 질식과 HIE, 내 연구를 수행 할 때 다양한 그룹은 돼지 모델을 사용하고 있습니다D 연구 저체온증 23, 알파 – 멜라노 사이트 자극 호르몬 (24), 심장 정지 (25), 티로신 수산화 효소 활성을 26 반복 저산소 노출 27, NMDA 수용체 활성 (14)을 포함하고, 근 적외 분광기 (28).
절차의 과정에서 약간의 조정이 너무 경미하거나 너무 심한 뇌 손상 29,2 중 하나가 발생할 수 있으므로이 보고서에 제시된 돼지 HIE 모델은 작업 할 기술적 도전이다. 우리는 기존의 문학은 이전에 발행 된 모델을 재현하기에 충분한 세부 사항이 부족 것을 발견했다. 따라서, 우리는 여기에 HIE의 연구를 위해이 고급 모델을 수립하는 연구를 가능하게,이 보고서에서 돼지 72 시간 생존 모델의 설립에 필요한 기술적 인 절차의 각 단계를 보여줍니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
인해 복잡성 설명한 모델은 공인 시설에서 구현 될 수 있고, 동물 연구에서 경험. 지역 윤리위원회의 승인 전에 실험의 시작을 얻을 수 있어야하며, 최적의 동물 복지는 항상 확보해야합니다. 모델 실험 동물의 생존을 기반으로, 이는 무균 환경이 감염을 방지하기 침습적 동안 유지하는 것이 중요하다.
모든 마취제가 잠재적 인 신경 속성이있는 경우 마취의 선택은 가장 중요…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank John Kristensen and Søren Braad Andersen from the Department of Communication, Aarhus University Hospital, Denmark, for their exceptional help with filming and editing. Animal technician Diana Gyldenløve and veterinarian Birgitte Kousgaard, Institute of Clinical Medicine Aarhus University Hospital, Denmark for assisting with animal care. This study was supported by the Lundbeck Foundation, the Laerdal Foundation for Acute Medicine, Central Denmark Region’s Research Foundation, Augustinus Foundation, Aase and Ejnar Danielsens Foundation, the Institute of Clinical Medicine Aarhus University Hospital, Brødrene Hartmanns Foundation, Karen Elise Jensens Foundation, Fonden til Lægevidenskabens Fremme, and Marie Dorthea og Holger From, Haderslevs Fond.
Materials
| Warm-touch-pediatric blanket | Covidien | 5030840 |
| Adhesive Apertrue Drape | Barrier | 915447 |
| Utility Drape (sterile) 75×80 cm | Barrier | 800530 |
| Neoflon | BD – Luer | 391350 |
| Laryngoscope | Miller | 85-0045 |
| Endotracheal tube 2.5 mm | Covidien | 111-25 |
| Endotracheal tube 3.0 mm with cuff | Unomedical | MM61110030 |
| Endotracheal tube 3.5 mm with cuff | Unomedical | MM61110035 |
| Anesthesia machine | GE Healthcare | 1009-9002-000 |
| EEG – electrodes/disposable subdermal needle electrode | Cephalon | ACCE120550 |
| ECG – electrodes | medtronic | 3010107-003 |
| ECG-electrodes for MR | philips | ACCE120550 |
| Arterial blood sampler – aspirator | Radiometer medical ApS | 956552 |
| Polyurethane Umbilical vein catheter (5 Fr/Ch) | Covidien | 8888160341 |
| Polyurethane Umbilical vein catheter (3,5 Fr/ch) | Covidien | 8888160333 |
| Suture set (size 3-0) | Covidien | 8886 623341 |
| BD Spinal needle 0.7x38mm | BD needles | 405254 |
| Gas with 96% Nitrogen / 4% oxygen | Air Liquide | made on order |
| NeuroMonitor (CFM) system | Natus Medical Incorporated | OBM70002 |
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