Un modelo del cochinillo de Neonatología encefalopatía hipóxico-isquémica
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
Asfixia en el nacimiento, lo que causa la encefalopatía hipóxico-isquémica (EHI), representa 0.660.000 muertes en el mundo cada año, alrededor de un cuarto de 2,9 millones de muertes neonatales en el mundo. Los modelos animales de HIE han contribuido a la comprensión de la fisiopatología en HIE, y han puesto de relieve el proceso dinámico que se producen en la lesión cerebral debido a la asfixia perinatal. Por lo tanto, los estudios en animales han sugerido una ventana de tiempo para las estrategias de tratamiento post-injuria. La hipotermia ha sido probado como un tratamiento para HIE en modelos pdiglet y posteriormente demostrado ser eficaz en ensayos clínicos. Variaciones del modelo se han aplicado en el estudio de los métodos neuroprotectores complementarios y estudios de lechones de xenón y la melatonina han llevado a fase clínica I y II de los ensayos 1,2. El modelo de HIE lechones se utiliza más para los estudios resuscitation- y hemodinámicos neonatales, así como en las investigaciones de la hipoxia cerebral a nivel celular. Sin embargo, es un desafío técnicomodelo y las variaciones en el protocolo pueden conllevar lesiones cerebrales demasiado suave o demasiado severa. En este artículo, nos demuestran los procedimientos técnicos necesarios para el establecimiento de un modelo estable de lechones EHI neonatal. En primer lugar, el lechón recién nacido (<24 horas de edad, la mediana de peso 1500 g) es anestesiado, intubado, y monitoreado en una configuración similar a la encontrada en una unidad de cuidados intensivos neonatales. Global hipoxia-isquemia es inducida mediante la reducción de la fracción inspiratoria de oxígeno para lograr la hipoxia global, isquemia a través de la hipotensión y un EEG de amplitud traza plana integrado (aEEG) indicativo de la hipoxia cerebral. La supervivencia se promueve mediante el ajuste de la oxigenación de acuerdo con la respuesta aEEG y la presión arterial. La lesión cerebral se cuantifica por histopatología y la resonancia magnética después de 72 horas.
Introduction
La asfixia perinatal es una condición aguda y con frecuencia impredecible asociado con encefalopatía hipóxico-isquémica (EHI). El objetivo general de este protocolo es demostrar un modelo de supervivencia de los lechones de perinatal encefalopatía hipóxico-isquémica. Este modelo se puede utilizar para investigar el efecto de varios grados de hipoxia-isquemia en el cerebro neonatal y de los tratamientos experimentales sobre la neuropatología, la resonancia magnética y la espectroscopia (MRI y MRS) y biomarcadores en fluidos corporales tales como sangre, líquido cefalorraquídeo y orina . El modelo también ha demostrado ser útil para investigar el sistema cardiovascular, sistema respiratorio, renal y hepática, todos los cuales se ven afectados en la hipoxia-isquemia global.
La asfixia perinatal es el resultado de peligro el suministro de oxígeno durante el parto o en el puerperio inmediato. Eventos de hipoxia intraparto representan 0.660.000 muertes en el mundo cada año, alrededor de una cuarta parte del mundo 2.9 millSe estima que han desarrollado encefalopatía neonatal después de la asfixia al nacer 4 iones muertes neonatales en 2012 3. En 2010 1,15 millones de bebés. HIE definido como encefalopatía en niños nacidos después de 34 semanas de gestación se produce en 1-3 / 1.000 nacidos vivos 5 en el mundo industrializado y de hasta 8,5 / 1000 nacidos vivos en los países en desarrollo 4. El riesgo de muerte es 10 a 60%, y el riesgo de discapacidad neurológica en los sobrevivientes de 30-100% 6,7. 50,2 millones de años de vida ajustados por discapacidad (AVAD) se atribuyen a los eventos de hipoxia intraparto 4. Actualmente el único tratamiento que no sea de apoyo para HIE es la hipotermia post-hipóxica. Por lo tanto, los avances en los procedimientos de diagnóstico y estrategias de tratamiento son esenciales para mejorar la gestión de HIE 8.
Las mejoras en el pronóstico después de la asfixia y la gestión de la lesión cerebral neonatal perinatal se basan en ampliar el conocimiento de los mecanismos subyacentes de la enfermedad de und posibles tratamientos. Los modelos animales de HIE son particularmente útiles como diferentes eventos clínicos pueden conducir a HIE y la incidencia en cualquier centro de maternidad sola es baja 5. Una configuración experimental en el que la influencia de la variación biológica puede ser minimizado, es esencial al probar nuevas herramientas de pronóstico y diagnóstico y estrategias de tratamiento. Un modelo animal debe aproximarse a la situación clínica tanto como sea posible, lo que contribuye a la comprensión de los mecanismos patológicos subyacentes a la lesión inducida y el proceso dinámico que participan en la evolución de la enfermedad y ES 9. Los modelos animales de HIE neonatal han incluido un número de especies, incluyendo roedores, cordero, y cerdo. En comparación, el lechón recién nacido tiene mayor parecido con un recién nacido humano con respecto al tamaño, el sistema cardiovascular 10 y la madurez del cerebro en el momento de la entrega 11,12. Monitoreo, instrumentación y evaluación de resultados en el modelo de los lechones es similar a that utilizado en la atención clínica de los recién nacidos con EHI. Por consiguiente, existe un alto grado de atención del recién nacido traducción a partir de este modelo.
Lechones modelos de hipoxia perinatal y HIE son utilizados por muchos grupos y varían en un número de áreas 13. De acuerdo con el propósito del experimento, se debe prestar especial atención a la elección de los medicamentos, el método de inducción de hipoxia-isquemia, método de control de la duración y la gravedad insulto, reanimación y cuidados post-insulto, y la evaluación de resultados. Para evitar el sesgo de un diseño de ensayo aleatorio siempre se debe utilizar en los estudios de intervención.
El método aplicado cuando se provoque lesiones hipóxico-isquémica es importante. Hipoxia global que lleva a HIE a menudo resulta en fallo multiorgánico que implica cerebro, el corazón, los pulmones, los riñones y el hígado. Dependiendo de los resultados evaluados, los modelos de HIE deben basarse en la hipoxia isquemia global y lugar de confiar en la isquemia focal, por ejemplo., Por ligación de cochearterias OTID 14. Un artículo reciente aplica una combinación de hipoxia (FiO 2 12%) y la compresión de la arteria carótida, mientras que el mantenimiento de la presión sanguínea arterial media> 40 mm Hg 2. Otro grupo indujo hipoxia global al 8% de O 2 hasta que el exceso de base negativa> 20 mmol / L o la presión arterial media arterial (PAM) <15 mm Hg, y sacrificó a los animales a las 4 h 15. La hipoxia también ha sido valorada por el gasto cardíaco (a 30-40% de la línea de base), MABP (a 30-35 mm Hg) y el pH arterial (6,95-7,05) 16.
Modelos de hipoxia-isquemia global valorada por la supresión aEEG similar a la presentada en este informe, han demostrado que la encefalopatía es clínicamente, electrofisiológicamente y neuropatológicamente comparable a la condición de que se encuentra en el recién nacido a término asfixiados 17,18.
El grado de HIE inducida es esencial. Un modelo animal útil de HIE también debe permitir la prueba de nuevos diaprocedimientos y opciones de tratamiento gnóstico. Para permitir esto, los modelos deben inducir HIE moderada, donde hay un potencial tratamiento como lesión cerebral severa con poco o ningún potencial tratamiento sería menos relevante en la evaluación de nuevos tratamientos. La tolerancia a la hipoxia varía considerablemente entre los animales de prueba. Estudios anteriores han demostrado que una lesión cerebral más consistente se puede lograr y que más animales sobrevivir 17,19 individualizando la hipoxia inducida según la respuesta cerebral de cada lechón evaluadas por amplitud integrado electroencefalografía (aEEG) en lugar de utilizar un conjunto FiO valor 2 en todo el evento hipóxico. La duración de la supresión aEEG se correlaciona con el grado de lesión cerebral, con pocos cambios histopatológicos a <20 min aEEG supresión y convulsiones severas crecientes en> 45 min aEEG supresión. Una reciente revisión de tratamientos neuroprotectores para HIE identificó la necesidad de modelos de supervivencia que permite meas de resultado conductualesUres en modelos animales 20.
Hay numerosas ventajas del modelo de lechones HIE presentado. Se basa en una especie donde los resultados son altamente probable que se traducen a la fisiología humana. Los modelos globales hipoxia-isquemia fallo multiorgánico y la titulación de la hipoxia-isquemia por aEEG induce un grado consistente de lesión cerebral con la supervivencia resultados clínicos relevantes, tales que los biomarcadores, MRI y el comportamiento pueden ser evaluados en puntos de tiempo relevantes.
Modelos cochinillo de asfixia perinatal y HIE no sólo han contribuido de manera significativa a la visión actual en HIE fisiopatología, pero también han precedido con éxito los ensayos clínicos, en última instancia, lo que resulta en nuevos tratamientos en humanos. Estudios en modelos Piglet jugaron un papel clave en el establecimiento de la hipotermia como tratamiento para la HIE 21, y se utilizan en la investigación de resucitación neonatal 22. Varios grupos han utilizado modelos de lechones al realizar la investigación dentro de la asfixia y la HIE, und estudios incluyen la hipotermia 23, alfa-melanocitos hormona estimulante 24, paro cardíaco 25, la tirosina hidroxilasa actividad 26, la exposición hipóxica repetida 27, la actividad del receptor NMDA 14, y espectroscopia de infrarrojo cercano 28.
El modelo de HIE lechones se presenta en este informe es técnicamente difícil de trabajar, como pequeños ajustes durante el curso del procedimiento pueden resultar en una lesión cerebral demasiado suave o demasiado severa 29,2. Encontramos que la literatura existente carecía de suficiente detalle para reproducir modelos publicados anteriormente. Por lo tanto, aquí demostramos cada paso de los procedimientos técnicos necesarios para el establecimiento de un modelo de supervivencia de 72 horas de los lechones en este informe, lo que permite a los investigadores a establecer este modelo avanzado para el estudio de HIE.
Protocol
Representative Results
Discussion
Debido a su complejidad, el modelo descrito sólo puede implementarse en instalaciones acreditadas y con experiencia en la investigación con animales. La aprobación por los comités de ética locales debe obtenerse antes de la iniciación de los experimentos, y el bienestar óptimo de los animales debe garantizarse en todo momento. A medida que el modelo se basa en la supervivencia de los animales de ensayo, es importante que un ambiente estéril se mantiene durante procedimientos invasivos para prevenir las infeccion…
Disclosures
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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