Yenidoğan Hipoksik-İskemik Ensefalopati A Piglet Modeli
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
Hipoksik-iskemik ensefalopati (HİE) neden Doğum asfiksi, dünya çapında 0.660.000 ölüm her yıl, dünyanın en 2,9 milyon neonatal ölümlerin yaklaşık dörtte oluşturuyor. HİE hayvan modelleri HIE patofizyoloji anlaşılmasına katkıda bulunmuştur ve bağlı perinatal asfiksi beyin hasarı meydana dinamik bir süreç sermiştir. Bu nedenle, hayvan çalışmaları taciz sonrası tedavi stratejileri için bir zaman penceresi sürmüşlerdir. Hipotermi pdiglet modellerinde HIE için bir tedavi olarak test edilmiştir ve daha sonra, klinik testlerde de etkili olmuştur. Modelin Varyasyonları adjuvan nöro-koruyucu yöntemler ve ksenon ve melatoninin domuz yavrusu çalışmaları çalışmada uygulanmıştır klinik faz yol açmıştır I ve II çalışmalarda 1,2. domuz yavrusu HİE modeli daha yenidoğan resuscitation- ve hemodinamik çalışmalar hem de hücresel seviyede serebral hipoksi araştırmalarda kullanılır. Bununla birlikte, teknik olarak zorprotokolde modeli ve varyasyonları ya çok hafif ya da çok şiddetli beyin yaralanmaya neden olabilir. Bu yazıda, yenidoğan HIE istikrarlı bir domuz yavrusu modelinin kurulması için gerekli teknik prosedürleri göstermektedir. İlk olarak, yenidoğan piglet (<24 saat eski, ortanca ağırlık 1500 gr), anestezi entübe ve yenidoğan yoğun bakım ünitesinde bulunan kıyaslanabilir bir kurulumda izlenir. Küresel hipoksi-iskemi küresel hipoksi, hipotansiyon ile iskemi ve serebral hipoksi gösteren düz bir iz genlik entegre EEG (aEEG) ulaşmak için inspirasyon oksijen fraksiyonu düşürerek indüklenir. Hayatta kalma aEEG tepki ve kan basıncına göre oksijen ayarlayarak teşvik edilmektedir. Beyin hasarı 72 saat sonra histopatolojik ve manyetik rezonans görüntüleme ile ölçülür.
Introduction
Perinatal asfiksi Hipoksik-iskemik ensefalopati (HİE) ile ilişkili akut ve sıklıkla öngörülemeyen bir durumdur. Bu protokolün genel amacı, perinatal hipoksik iskemik ensefalopati bir domuz yavrusu hayatta kalma modeli ortaya koymaktır. Bu model yenidoğan beyin üzerinde ve kan, beyin omurilik sıvısı ve idrar gibi vücut sıvılarında nöropatolojisi deneysel tedaviler, manyetik rezonans görüntüleme ve spektroskopi (MRG ve MRS) ve biyobelirteçlerin hipoksi-iskemi çeşitli derecelerde etkisini araştırmak için kullanılabilir . modeli aynı zamanda küresel hipoksi-iskemi etkilenen bütün bunlar kardiyovasküler sistemi, solunum sistemi, böbrek ve karaciğer, soruşturma için yararlı olduğu kanıtlanmıştır.
Perinatal asfiksi tehlikeye oksijen kaynağı intrapartum veya hemen doğum sonrası dönemde sonucudur. İntrapartum hipoksik olaylar dünyanın 2.9 değirmen yaklaşık dörtte, dünya çapında 0.660.000 ölüm her yıl için hesap2012 3 iyon neonatal ölümler. 2010 1,15 milyon bebeklerde doğum asfiksi 4 Aşağıdaki neonatal ensefalopati geliştiği tahmin edilmektedir. HIE gebelik 34 haftadan sonra doğan bebeklerde ensefalopati olarak tanımlanan sanayileşmiş dünyada 1-3 / 1000 canlı doğumda 5 oluşur ve 8.5 / 1000 canlı doğumda kadar gelişmekte olan ülkelerde 4. ölüm riski% 10-60 olduğunu ve hayatta kalanların% 30-100 6,7 nörolojik handikap riski. 50200000 sakatlık ayarlanmış yaşam yılları (DALY) intrapartum hipoksik olaylar 4 atfedilir. Halen HIE için destekleyici başka tek tedavi sonrası hipoksik hipotermi olduğunu. Böylece, tanı yöntemleri ve tedavi stratejileri gelişmeler HIE 8 yönetimini geliştirmek için gereklidir.
Perinatal asfiksi ve neonatal beyin hasarı yönetiminde sonrası prognozu gelişmeler altta yatan hastalık mekanizmaları bilgisini genişleterek dayalı bird olası tedaviler. Farklı klinik olaylar HİE yol açabilir ve tek bir doğumevinde insidans düşük 5 olarak HIE hayvan modelleri özellikle yararlıdır. Prognostik ve tanılama araçları ve tedavi stratejileri, yeni test ederken biyolojik çeşitliliği etkisi minimize edilebileceği bir deney düzeneği, esastır. Bir hayvan modeli böylece uyarılan yaralanma ve hastalık ve İt's sonucu 9 katılan dinamik bir süreç altında yatan patolojik mekanizmaların anlaşılmasına katkıda, mümkün olduğunca yakından klinik durum yaklaştığı gerekir. Yenidoğan HIE hayvan modelleri kemirgenler, kuzu, domuz da dahil olmak üzere türlerin bir dizi ihtiva ederler. Buna karşılık, yeni doğmuş domuz yavrusu teslimat 11,12 zamanında boyutu ile ilgili olarak, kalp-damar sistemi 10 ve beyin vadeli insan bebeğe daha fazla benzerliği vardır. Piglet modelinde İzleme, enstrümantasyon ve sonuç değerlendirme tha benzerHİE ile bebeklerin klinik bakımda kullanılan t. Bu duruma göre, bu modelden yenidoğan bakım çevrilmesinden yüksek derecede vardır.
Perinatal hipoksi ve HIE domuz yavrusu modelleri çok grup tarafından kullanılan ve alanda 13 bir dizi farklılık göstermektedir. Deneyin amacına göre, çok dikkat ilaçların seçimi ödenmelidir, hipoksi-iskemi, hakaret süresini ve şiddetini, post-hakaret resüsitasyon ve bakımı, ve sonuçları değerlendirme kontrol yöntemi uyarma yöntemi. Randomize bir çalışma tasarımı her zaman girişimsel çalışmalarda kullanılması gereken yanlılığı önlemek için.
hipoksik iskemik yaralanma uyaran uygulanacak yöntem önemlidir. HİE giden küresel hipoksi sıklıkla beyin, kalp, akciğerler, böbrek ve karaciğer ile ilgili çoklu organ yetmezliği ile sonuçlanır. Değerlendirilen sonuçlarına göre, HIE modelleri fokal iskemi, örneğin güveniyor ziyade küresel hipoksi ve iskemi dayanmalıdır., Arabanın ligasyonu ileotid arterler 14. Ortalama kan basıncı> 40 mm Hg 2 korurken yeni bir kağıt hipoksi kombinasyonu (FiO 2% 12) ve karotid arter sıkıştırma uyguladı. Başka bir grup negatif baz fazlalığı> 20 mmol / L kadar% 8 O 2 küresel hipoksi kaynaklı veya arteriyel kan basıncı (MABP) <15 mm Hg ortalama ve 4 saat 15 de hayvanların kurban. Hipoksi aynı zamanda kardiyak output ile titre edilmiştir MABP (bazal% 30-40) ve arteriyel pH (6,95-7,05), 16 (30-35 mm Hg).
Bu raporda sunulan benzer aEEG bastırma ile titre küresel hipoksi-iskemi, modelleri elektrofizyolojik, klinik olarak ensefalopati gösterdi ve oksijensiz dönem bebek 17,18 bulunan durumuna nöropatolojik karşılaştırılabilir olması.
indüklenen HIE derecesi önemlidir. HIE yararlı bir hayvan modeli, aynı zamanda, yeni dia test edilmesi için izin vermelidirusul ve tedavi seçenekleri gnostik. Bunu sağlamak için, modeller, yeni tedaviler değerlendirirken az alakalı olacağını çok az veya hiç tedavi potansiyeline sahip ciddi beyin hasarı gibi tedavi potansiyel var ılımlı HIE neden olmalıdır. Hipoksiye tolerans testi hayvanlar arasında önemli oranda değişmektedir. Önceki çalışmalar daha tutarlı bir beyin hasarı elde edilebileceğini göstermiştir ve daha fazla hayvan genlik entegre elektroensefalografi (aEEG) tarafından değerlendirilir her Piglet serebral yanıta göre uyarılan hipoksi bireyselleştirmekte ziyade boyunca bir dizi FiO 2 değeri kullanılarak 17,19 hayatta olduğunu hipoksik olayı. aEEG bastırma süresi 45 dakika aEEG bastırma <artmaktadır 20 dk aEEG bastırma ve şiddetli nöbetler> az sayıdaki histopatolojik değişikliklerle, beyin hasarının derecesine ilişkilidir. HİE için nöroprotektif tedavilerin bir yeni yorum davranışsal sonuç ölç sağlayan yaşam modelleri için ihtiyaç tespithayvan modellerinde 20 ures.
Sunulan HIE Piglet modelinin sayısız avantajı vardır. Bu sonuç, insan fizyolojisine çevirmek için son derece muhtemeldir bir tür dayanmaktadır. AEEG Küresel hipoksi-iskemi modelleri çoklu organ yetmezliği ve hipoksi-iskemi titrasyon biyomarkerler, MR ve davranış ile ilgili zaman noktalarında değerlendirilebilir şekilde hayatta kalma klinik sonuçlarla ilgili beyin hasarı tutarlı bir derecede neden olur.
Perinatal asfiksi ve HİE Piglet modelleri HIE patofizyolojisi içine geçerli içgörü önemli katkıda değil, aynı zamanda başarılı bir sonuçta insanlarda yeni tedaviler sonucu, klinik çalışmalar öncesinde var. Piglet model çalışmaları HIE 21 için bir tedavi olarak hipotermi kurulmasında önemli bir rol oynadı ve yenidoğan resüsitasyon araştırması 22 kullanılır. Asfiksi ve HİE, bir araştırma içinde yaparken çeşitli gruplar piglet modelleri kullanmışD çalışmaları hipotermi 23, a-melanosit uyarıcı hormon 24, kalp durması 25, tirozin hidroksilaz aktivitesi 26, tekrar hipoksik maruz 27, NMDA reseptör aktivitesi 14 içerir ve yakın kızıl ötesi spektroskopi 28.
prosedür sırasında küçük ayarlamalar çok hafif ya da çok şiddetli beyin hasarı 29,2 ya sebep olabilir, bu raporda sunulan Piglet HIE modeli ile çalışmak teknik açıdan zor. Biz mevcut literatür önce yayınlanmış modeller üretmek için yeterli ayrıntı yoktu bulundu. Böylece, burada HIE çalışmaları için bu gelişmiş modeli kurmak için araştırmacıların sağlayan bu raporda bir domuz yavrusu 72 saat hayatta kalma modelinin kurulması için gerekli teknik prosedürlerin her adımını göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nedeniyle karmaşıklığına, açıklanan model sadece akredite tesislerde uygulanabilir ve hayvan araştırmalarında deneyimli. Yerel etik komiteler tarafından onaylanması öncesinde deneylerin başlamasından alınmalı ve optimum hayvan refahı her zaman sağlanmalıdır. Model test hayvanlarının hayatta kalma dayanmaktadır gibi, steril bir ortam enfeksiyonları önlemek için invazif prosedürler esnasında muhafaza edilmesi önemlidir.
tüm anestezik ilaçların potansiyel nöro-…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- Chakkarapani, E., et al. Xenon enhances hypothermic neuroprotection in asphyxiated newborn pigs. Annals of. 68, 330-341 (2010).
- Robertson, N. J., et al. Melatonin augments hypothermic neuroprotection in a perinatal asphyxia model. Brain : a journal of neurology. 136, 90-105 (2013).
- Lawn, J. E., et al. Every Newborn: progress, priorities, and potential beyond survival. Lancet. 384, 189-205 (2014).
- Lee, A. C., et al. Intrapartum-related neonatal encephalopathy incidence and impairment at regional and global levels for 2010 with trends from 1990. Pediatric research. 74, 50-72 (2013).
- Kurinczuk, J. J., White-Koning, M., Badawi, N. Epidemiology of neonatal encephalopathy and hypoxic-ischaemic encephalopathy. Early human development. 86, 329-338 (2010).
- Shankaran, S., Woldt, E., Koepke, T., Bedard, M. P., Nandyal, R. Acute neonatal morbidity and long-term central nervous system sequelae of perinatal asphyxia in term infants. Early human development. 25, 135-148 (1991).
- Robertson, C. M., Finer, N. N., Grace, M. G. School performance of survivors of neonatal encephalopathy associated with birth asphyxia at term. The Journal of pediatrics. 114, 753-760 (1989).
- Bennet, L., Booth, L., Gunn, A. J. Potential biomarkers for hypoxic-ischemic encephalopathy. Seminars in feta., & neonatal medicine. 15, 253-260 (2010).
- Yager, J. Y., Ashwal, S. Animal models of perinatal hypoxic-ischemic brain damage. Pediatric neurology. 40, 156-167 (2009).
- Buckley, N. M. Maturation of circulatory system in three mammalian models of human development. Comparative biochemistry and physiology. A, Comparative. 83, 1-7 (1986).
- Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early human development. 3, 79-83 (1979).
- Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Archives of disease in childhood. 48, 757-767 (1973).
- Foster, K. A., et al. An improved survival model of hypoxia/ischaemia in the piglet suitable for neuroprotection studies. Brain research. 919, 122-131 (2001).
- LeBlanc, M. H., Li, X. Q., Huang, M., Patel, D. M., Smith, E. E. AMPA antagonist LY293558 does not affect the severity of hypoxic-ischemic injury in newborn pigs. Stroke; a journal of cerebral circulation. 26, 1908-1914 (1995).
- Andresen, J. H., et al. Nicotine affects the expression of brain-derived neurotrophic factor mRNA and protein in the hippocampus of hypoxic newborn piglets. J Perinat Med. 37, 553-560 (2009).
- Cheung, P. Y., Gill, R. S., Bigam, D. L. A swine model of neonatal asphyxia. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2011).
- Thoresen, M., et al. A piglet survival model of posthypoxic encephalopathy. Pediatric research. 40, 738-748 (1996).
- Liu, X., Tooley, J., Loberg, E. M., Suleiman, M. S., Thoresen, M. Immediate hypothermia reduces cardiac troponin I after hypoxic-ischemic encephalopathy in newborn pigs. Pediatric research. 70, 352-356 (2011).
- Bjorkman, S. T., et al. Hypoxic/Ischemic models in newborn piglet: comparison of constant FiO2 versus variable FiO2 delivery. Brain research. 1100, 110-117 (2006).
- Robertson, N. J., et al. Which neuroprotective agents are ready for bench to bedside translation in the newborn infant. The Journal of pediatrics. 160, 544-552 (2012).
- Jacobs, S. E., et al. Cooling for newborns with hypoxic ischaemic encephalopathy. Cochrane Database Syst Rev. 1, CD003311 (2013).
- Andresen, J. H., et al. Resuscitation with 21 or 100% oxygen in hypoxic nicotine-pretreated newborn piglets: possible neuroprotective effects of nicotine. Neonatology. 93, 36-44 (2008).
- Karlsson, M., et al. Delayed hypothermia as selective head cooling or whole body cooling does not protect brain or body in newborn pig subjected to hypoxia-ischemia. Pediatric research. 64, 74-78 (2008).
- Kovacs, J., et al. Asphyxia-induced release of alpha-melanocyte-stimulating hormone in newborn pigs. Peptides. 22, 1049-1053 (2001).
- Varvarousi, G., et al. Asphyxial cardiac arrest, resuscitation and neurological outcome in a Landrace/Large-White swine model. Laboratory animals. 45, 184-190 (2011).
- Tammela, O., Pastuszko, A., Lajevardi, N. S., Delivoria-Papadopoulos, M., Wilson, D. F. Activity of tyrosine hydroxylase in the striatum of newborn piglets in response to hypocapnic hypoxia. Journal of neurochemistry. 60, 1399-1406 (1993).
- Cote, A., Barter, J., Meehan, B. Age-dependent metabolic effects of repeated hypoxemia in piglets. Canadian journal of physiology and pharmacology. 78, 321-328 (2000).
- Tichauer, K. M., et al. Assessing the severity of perinatal hypoxia-ischemia in piglets using near-infrared spectroscopy to measure the cerebral metabolic rate of oxygen. Pediatric research. 65, 301-306 (2009).
- Jasani, M. S., Salzman, S. K., Tice, L. L., Ginn, A., Nadkarni, V. M. Anesthetic regimen effects on a pediatric porcine model of asphyxial arrest. Resuscitation. 35, 69-75 (1997).
- Chakkarapani, E., Thoresen, M., Liu, X., Walloe, L., Dingley, J. Xenon offers stable haemodynamics independent of induced hypothermia after hypoxia-ischaemia in newborn pigs. Intensive care medicine. 38, 316-323 (2012).
- Munkeby, B. H., et al. A piglet model for detection of hypoxic-ischemic brain injury with magnetic resonance imaging. Acta radiologica. 49, 1049-1057 (2008).
- Andresen, J. H., et al. Newborn piglets exposed to hypoxia after nicotine or saline pretreatment: long-term effects on brain and heart. J Matern Fetal Neonatal Med. 22, 161-168 (2009).
- Munkeby, B. H., et al. Resuscitation with 100% O2 increases cerebral injury in hypoxemic piglets. Pediatric research. 56, 783-790 (2004).
