Ein Ferkel Modell Neonatal hypoxischischämischer Enzephalopathie
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
Asphyxie unter der Geburt, die hypoxisch-ischämischen Enzephalopathie (HIE) verursacht, entfallen 0,66 Mio. Todesfälle weltweit jedes Jahr rund ein Viertel der weltweit 2,9 Millionen Todesfälle bei Neugeborenen. Tiermodelle von HIE haben zum Verständnis der Pathophysiologie in HIE beigetragen hat und den dynamischen Prozess, der in Hirnverletzung auftreten aufgrund perinataler Asphyxie hervorgehoben. So haben Untersuchungen an Tieren ein Zeitfenster für die Post-Beleidigung Behandlungsstrategien vorgeschlagen. Hypothermie hat sich als Behandlung für HIE in pdiglet Modellen getestet und anschließend in klinischen Studien nachgewiesen wirksam. Variationen des Modells sind in der Studie von Zusatz neuroprotektive Verfahren und Ferkel Studien von Xenon und Melatonin angewendet worden sind, um die klinische Phase I und II führten Studien 1,2. Die Ferkel HIE Modell wird weiter für neonatale resuscitation- und hämodynamische Studien sowie in Untersuchungen von zerebrale Hypoxie auf zellulärer Ebene verwendet. Es ist jedoch eine technisch anspruchsvolleModell und Variationen in dem Protokoll kann entweder zu leicht oder zu schweren Hirnschäden führen. In diesem Artikel zeigen wir die technischen Verfahren für die Schaffung eines stabilen Ferkel Modell der neonatalen HIE notwendig. Zuerst wird die neugeborenen Ferkel (<24 h alt, Durchschnittsgewicht 1500 g) anästhesiert, intubiert und in ein ähnlicher Aufbau wie in einer Intensivstation gefunden überwacht. Globale Hypoxie-Ischämie durch Absenken des inspiratorischen Sauerstofffraktion, globale Hypoxie, Ischämie durch Hypotonie und eine flache Spur Amplitude integriert EEG (aEEG), der zerebrale Hypoxie erreichen induziert. Überleben durch Anpassung Sauerstoffversorgung nach dem aEEG Antwort und der Blutdruck vorangetrieben. Hirnverletzung durch Histopathologie und Magnetresonanztomographie nach 72 h quantifiziert.
Introduction
Perinatale Asphyxie ist eine akute und oft unvorhergesehene Zustand mit hypoxisch-ischämischen Enzephalopathie (HIE) zugeordnet ist. Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, eine Ferkelüberlebensmodell der perinatalen hypoxischischämischer Enzephalopathie zu demonstrieren. Dieses Modell kann verwendet werden, um die Wirkung der verschiedenen Grade der Hypoxie-Ischämie am Gehirn und neonatalen von experimentellen Behandlungen auf Neuropathologie, Magnetresonanzbildgebung und Spektroskopie (MRI und MRS) und Biomarker in Körperflüssigkeiten wie Blut, Rückenmarksflüssigkeit und Urin zu untersuchen . Das Modell hat sich auch als nützlich für die Untersuchung der Herz-Kreislauf-System, die Atmungsorgane, Nieren- und Leber, die alle in globale Hypoxie-Ischämie betroffen.
Perinatale Asphyxie ist das Ergebnis beeinträchtigt Sauerstoffversorgung intrapartum oder in der unmittelbaren postpartalen Zeitraum. Intrapartum hypoxischen Ereignissen entfallen 0,66 Millionen Todesfälle weltweit jedes Jahr rund ein Viertel der weltweit 2,9 Mio.Ionen neonatalen Todesfälle in 2012 3. Im Jahr 2010 1,15 Millionen Babys wurden schätzungsweise neonatalen Enzephalopathie entwickelt, nach der Geburt Asphyxie 4 haben. HIE definiert als Enzephalopathie bei Säuglingen in der 34. Schwangerschaftswoche geboren tritt in 1-3 / 1000 Lebendgeburten 5 in den Industrieländern und bis zu 8,5 / 1.000 Lebendgeburten in den Entwicklungsländern 4. Das Sterberisiko ist 10-60%, und das Risiko neurologischer Behinderung in Lebenden 30-100% 6,7. 50.200.000 Behinderung bereinigte Lebensjahre (DALYs) an intrapartum hypoxischen Ereignissen 4 zurückgeführt. Derzeit die einzige Behandlung, andere als unterstützend für HIE ist post-hypoxischen Unterkühlung. Daher sind Fortschritte in der Diagnostik und Behandlungsstrategien wesentlich zur Verbesserung der Verwaltung von HIE 8.
Verbesserungen in der Prognose nach perinatale Asphyxie und Verwaltung der neonatalen Hirnverletzung sind auf den Ausbau Kenntnisse der zugrunde liegenden Krankheitsmechanismen auf der Grundlage einerd mögliche Behandlungen. Tiermodellen für HIE sind insbesondere als verschiedene klinische Ereignisse zu HIE führen und die Häufigkeit in jeder einzelnen Geburt Zentrum niedrig 5. Eine Versuchsanordnung, in der der Einfluss der biologischen Variation minimiert werden kann, ist von wesentlicher Bedeutung bei der Prüfung von neuen prognostischen und Diagnose- und Behandlungsstrategien. Ein Tiermodell sollte die klinische Situation so weit wie möglich anzunähern und damit einen Beitrag zum Verständnis der pathologischen Mechanismen der induzierten Schädigung und den dynamischen Prozess in der Krankheit und es ist Ergebnis 9 beteiligt zugrunde. Tiermodellen von neugeborenen HIE haben eine Reihe von Arten, einschließlich Nagetiere, Lamm und Schwein enthalten. Im Vergleich dazu hat der neugeborenen Ferkel höhere Ähnlichkeit mit einem menschlichen Neugeborenen hinsichtlich Größe, Herz-Kreislauf-System 10 und Gehirn Fälligkeit zum Zeitpunkt der Lieferung 11,12. Monitoring, Instrumentation und Ergebnisevaluation in der Ferkel Modell ähnelt that in der klinischen Versorgung von Säuglingen mit HIE verwendet. Dementsprechend gibt es ein hohes Maß an Übersetzung in Pflege des Neugeborenen von diesem Modell.
Ferkel Modellen einer perinatalen Hypoxie und HIE werden von vielen Gruppen verwendet und variieren in einer Reihe von Bereichen 13. Entsprechend dem Zweck des Versuchs muss sorgfältig auf die Wahl der Medikamente bezahlt werden, Verfahren zur Induktion der Hypoxie-Ischämie, Verfahren zur Steuerung der Dauer und Schwere Beleidigung, post-Beleidigung Wiederbelebung und Pflege und Ergebnisevaluation. Zum Vorspannen eine randomisierte Studie Design sollte immer in Interventionsstudien verwendet werden vermeiden.
Das angewendet wird, wenn induzierende hypoxischen ischämischen Verletzungen Verfahren wichtig ist. Globale Hypoxie führt zu HIE oft zu Multiorganversagen mit Gehirn, Herz, Lunge, Nieren und Leber. Je nach den Ergebnissen beurteilt, sollte Modelle von HIE auf globale Hypoxie und Ischämie basieren und nicht auf fokale Ischämie, zB angewiesen., Durch Ligation der Autootid Arterien 14. Eine kürzlich Papier aufgebracht eine Kombination von Hypoxie (FiO 2 12%) und Arteria carotis Kompression während den mittleren arteriellen Blutdruck> 40 mm Hg 2. Eine andere Gruppe induzierte globale Hypoxie um 8% O 2 bis negativer Base Excess> 20 mmol / L oder mittleren arteriellen Blutdruck (MAD) <15 mm Hg, und opferte die Tiere bei 4 h 15. Hypoxie wurde auch von Herzleistung titriert wurde (30-40% des Ausgangswertes), MABP (30-35 mm Hg) und der arterielle pH-Wert (6,95-7,05) 16.
Modelle der globalen Hypoxie-Ischämie durch aEEG Unterdrückung ähnlich der in diesem Bericht enthaltenen titriert haben Enzephalopathie, das in Kliniken, elektrophysiologisch nachgewiesen und neuropathologisch vergleichbar mit dem Zustand, in dem erstickt tige Säugling 17,18 gefunden.
Der Grad der induzierten HIE ist wesentlich. Ein nützliches Tiermodell der HIE muss auch für die Erprobung neuer dia ermöglichengnostischen Verfahren und Behandlungsmöglichkeiten. Um dies zu ermöglichen, sollten die Modelle moderate HIE, wo es eine Behandlung Potenzial als schwere Hirnschädigung mit wenig oder keiner Behandlung Potenzial wäre weniger relevant bei der Bewertung neuer Behandlungen zu induzieren. Toleranz gegenüber Hypoxie variiert beträchtlich zwischen den Versuchstieren. Frühere Studien haben gezeigt, dass eine konsequentere Hirnschädigung erreicht werden kann und dass mehr Tiere überleben 17,19 durch Individualisierung des induzierter Hypoxie nach Hirnantwort jedes Ferkel durch Amplituden integriert Elektroenzephalographie (aEEG) bewertet und nicht mit einem Satz FiO2-Wert in der gesamten hypoxische Ereignis. Die Dauer aEEG Unterdrückung korreliert mit dem Grad der Gehirnverletzung, mit wenigen histopathologischen Veränderungen bei <20 min aEEG Unterdrückung und schwere Krämpfe Erhöhung bei> 45 min aEEG Unterdrückung. Eine kürzlich durchgeführte Überprüfung der neuroprotektive Behandlungen für HIE identifiziert die Notwendigkeit für das Überleben Modelle ermöglichen Verhaltens Ergebnis measnahmen im Tiermodell 20.
Es gibt zahlreiche Vorteile des vorgestellten HIE Ferkelmodell. Es basiert auf einer Art, bei der Ergebnisse mit hoher Wahrscheinlichkeit auf die menschliche Physiologie zu übersetzen beruht. Globale Hypoxie-Ischämie-Modellen Multiorganversagen und Titration von Hypoxie-Ischämie durch aEEG induziert eine konsequente Grad der Hirnschädigung mit dem Überleben klinisch relevante Ergebnisse, dass Biomarker, MRI und Verhalten kann bei entsprechenden Zeitpunkten ausgewertet werden.
Piglet Modelle perinatale Asphyxie und HIE haben nicht nur wesentlich zur aktuellen Einblick in HIE Pathophysiologie, sondern auch erfolgreich voran klinischen Studien, was letztlich zu neuen Therapien bei Menschen. Piglet Modellstudien spielte eine Schlüsselrolle bei der Schaffung Hypothermie als Behandlung für HIE 21 und werden in Wiederbelebung von Neugeborenen Forschungs 22 verwendet. Verschiedene Gruppen haben Ferkel-Modelle verwendet werden, wenn die Durchführung von Untersuchungen innerhalb Asphyxie und HIE eind Studien umfassen Hypothermie 23, alpha-Melanozyten-stimulierendes Hormon 24, Herzstillstand 25, Tyrosin-Hydroxylase-Aktivität 26, wiederholt hypoxischen Exposition 27, NMDA-Rezeptor-Aktivität 14 und Nahinfrarotspektroskopie 28.
Die Ferkel HIE Modell in diesem Bericht ist technisch anspruchsvoll, mit zu arbeiten, als kleinere Anpassungen im Laufe des Verfahrens kann in entweder zu leicht oder zu schwere Hirnschädigung 29,2 führen. Wir haben festgestellt, dass die vorhandene Literatur fehlte ausreichend detaillierte zuvor veröffentlichten Modelle reproduzieren. So haben wir hier zeigen, jeden Schritt der technischen Verfahren für die Einrichtung eines Ferkel 72 Stunden Überlebensmodell in diesem Bericht erforderlich, die Forscher, um dieses erweiterte Modell für die Untersuchung von HIE etablieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aufgrund seiner Komplexität kann das beschriebene Modell nur in Einrichtungen akkreditiert implementiert und in Tierversuchen erlebt werden. Genehmigung durch lokalen Ethikausschüsse müssen vor Beginn der Experimente erhalten werden kann, und eine optimale Tierschutz muss jederzeit gewährleistet sein. Da das Modell auf das Überleben der Testtiere basiert, ist es wichtig, dass eine sterile Umgebung während invasiven Verfahren um Infektionen zu verhindern, gehalten.
Die Wahl der Anästhe…
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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