Un modello di Piglet neonatale Hypoxic-ischemica Encefalopatia
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
L'asfissia di nascita, che provoca ipossico-ischemica encefalopatia (HIE), incide per 0,66 milioni di morti nel mondo ogni anno, circa un quarto dei 2,9 milioni di morti neonatali nel mondo. Modelli animali di HIE hanno contribuito alla comprensione della fisiopatologia di HIE, e hanno messo in evidenza il processo dinamico che si verificano lesioni cerebrali a causa di asfissia perinatale. Così, studi su animali hanno suggerito una finestra di tempo per strategie di trattamento post-insulto. L'ipotermia è stato testato come trattamento per Holiday Inn Express in modelli pdiglet e successivamente dimostrato efficace in studi clinici. Varianti del modello sono stati applicati nello studio di metodi neuroprotettive adiuvanti e studi suinetti di xeno e melatonina hanno portato alla fase clinica I e II della sperimentazione 1,2. Il modello porcellino HIE è ulteriormente utilizzato per studi resuscitation- e emodinamici neonatali nonché in ricerche di anossia cerebrale a livello cellulare. Tuttavia, è tecnicamente difficileModello e variazioni nel protocollo può provocare o lesione cerebrale troppo lieve o troppo severa. In questo articolo, abbiamo dimostrato le procedure tecniche necessarie per la creazione di un modello stabile di maialino neonatale HIE. In primo luogo, il maialino neonato (<24 ore vecchio, mediano peso 1500 g) è anestetizzato, intubato, e monitorato in una configurazione paragonabile a quella che si trova in una terapia intensiva neonatale. Globale ipossia-ischemia è indotta abbassando la frazione di ossigeno inspiratorio per raggiungere ipossia globale, ischemia attraverso l'ipotensione e un EEG ampiezza linea piatta integrata (AEEG) indicativa di ipossia cerebrale. La sopravvivenza è promosso regolando l'ossigenazione in base alla risposta aEEG e la pressione sanguigna. Lesione cerebrale è quantificato istopatologia e la risonanza magnetica dopo 72 ore.
Introduction
L'asfissia perinatale è una condizione grave e spesso imprevisti associati con ipossico-ischemica encefalopatia (HIE). L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di dimostrare un modello di sopravvivenza dei suinetti di encefalopatia ipossico-perinatale ischemica. Questo modello può essere utilizzato per studiare l'effetto di vari gradi di ipossia-ischemia sul cervello neonatale e di trattamenti sperimentali in neuropatologia, la risonanza magnetica e spettroscopia (MRI e MRS) e biomarcatori nei fluidi corporei come sangue, liquido cerebrospinale e nelle urine . Il modello è anche dimostrato utile per studiare il sistema cardiovascolare, respiratorio, fegato e rene, i quali sono interessati in globale ipossia-ischemia.
L'asfissia perinatale è il risultato di compromessi intrapartum apporto di ossigeno o nel periodo immediatamente successivo al parto. Intrapartum eventi ipossia rappresentano 0.660.000 di morti nel mondo ogni anno, circa un quarto dei 2,9 mulino del mondosono stati stimati morti neonatali ioni nel 2012 3. Nel 2010 1.150.000 bambini per aver sviluppato encefalopatia neonatale seguente asfissia neonatale 4. HIE definito come encefalopatia nei bambini nati dopo 34 settimane di gestazione avviene in 1-3 / 1000 nati vivi 5 nel mondo industrializzato e fino a 8,5 / 1000 nati vivi nei paesi in via di sviluppo 4. Il rischio di morte è 10-60%, e il rischio di disabilità neurologica nei sopravvissuti 30-100% 6,7. 50,2 milioni di anni di vita adattati alla disabilità (DALY) sono attribuiti a eventi di ipossia intrapartum 4. Attualmente l'unico trattamento diverso da quello di sostegno per HIE è ipotermia post-ipossica. Così, i progressi nelle procedure diagnostiche e strategie di trattamento sono essenziali per migliorare la gestione di HIE 8.
Il miglioramento della prognosi dopo l'asfissia e la gestione del danno cerebrale perinatale neonatale si basano sulle ampliare la conoscenza dei meccanismi della malattia sottostante und trattamenti possibili. Modelli animali di HIE sono particolarmente utili come diversi eventi clinici possono portare a HIE e l'incidenza in ogni singolo centro di nascita è basso 5. Un apparato sperimentale in cui l'influenza di variabilità biologica può essere minimizzato, è essenziale quando il test di nuovi strumenti prognostici e diagnostici e strategie di trattamento. Un modello animale dovrebbe approssimare la situazione clinica più vicino possibile, contribuendo così alla comprensione dei meccanismi patologici sottostanti il danno indotto e il processo dinamico coinvolto nella malattia e IT'S esito 9. Modelli animali di neonatale HIE hanno incluso un numero di specie, tra cui i roditori, agnello, e suini. In confronto, il maialino neonato ha maggiore somiglianza con un neonato umano rispetto alle dimensioni, sistema cardiovascolare 10 e la maturità cervello al momento della consegna 11,12. Monitoraggio, strumentazione e valutazione dei risultati del modello maialino è simile a that, impiegate nella cura clinica dei bambini con HIE. Di conseguenza, vi è un elevato grado di traduzione in assistenza neonatale da questo modello.
Suinetti modelli di ipossia perinatale e HIE sono utilizzati da molti gruppi e variano in una serie di settori 13. Secondo lo scopo dell'esperimento, attenzione deve essere posta nella scelta dei farmaci, metodo per indurre ipossia-ischemia, metodo di controllo della durata insulto e la gravità, post-insulto rianimazione e cure, e valutazione dei risultati. Per evitare distorsioni di un disegno randomizzato dovrebbe sempre essere usato negli studi interventistici.
Il metodo applicato quando si induce il danno ipossico-ischemica è importante. Ipossia globale portando a HIE spesso si traduce in insufficienza multiorgano che coinvolgono il cervello, cuore, polmoni, reni e fegato. A seconda dei risultati valutati, modelli di HIE dovrebbero basarsi su ipossia globale e ischemia piuttosto che contare su ischemia focale, ad es., Per la legatura di autoarterie otid 14. Un recente applicata una combinazione di ipossia (FiO 2 12%) e l'arteria carotidea compressione mantenendo pressione arteriosa media> 40 mm Hg 2. Un altro gruppo indotta ipossia globale dell'8% O 2 fino a base negativa in eccesso> 20 mmol / L o la pressione arteriosa media arteriosa (MABP) <15 mm Hg, e sacrificato gli animali a 4 ore 15. L'ipossia è stato anche titolata per gittata cardiaca (al 30-40% del valore basale), MABP (a 30-35 mm Hg) e pH arterioso (6,95-7,05) 16.
Tutti i modelli di global ipossia-ischemia titolati dalla soppressione aEEG simile a quella presentata in questo rapporto, hanno dimostrato encefalopatia nel trattamento clinico, elettrofisiologicamente, e neuropatologicamente paragonabile alla condizione trovata nel neonato asfittico termine 17,18.
Il grado di HIE indotta è essenziale. Un modello utile di HIE animale deve anche permettere la sperimentazione di nuovi diale procedure e le opzioni di trattamento gnostico. A tal fine, i modelli dovrebbero indurre HIE moderato dove c'è un potenziale trattamento gravi lesioni cerebrali con poco o nessun potenziale trattamento sarebbe meno rilevante in sede di valutazione di nuovi trattamenti. La tolleranza all'ipossia varia considerevolmente tra gli animali di prova. Precedenti studi hanno dimostrato che una lesione cerebrale più coerente può essere raggiunto e che più animali di sopravvivere 17,19 per individualizzare l'ipossia indotta in base alla risposta cerebrale di ogni maialino valutate dalla ampiezza integrata elettroencefalografia (AEEG) piuttosto che utilizzare un set FiO valore di 2 per tutta la evento ipossico. La durata della soppressione aEEG correlato al grado di lesione cerebrale, con poche modifiche istopatologiche a <20 min soppressione aEEG e sequestri gravi aumentando a> 45 minuti di soppressione dall'AEEG. Una recente revisione dei trattamenti neuroprotettivi per HIE ha individuato la necessità di modelli di sopravvivenza consentire meas comportamentali risultatoUres in modelli animali 20.
Ci sono numerosi vantaggi del modello porcellino HIE presentato. Si basa su una specie in cui i risultati sono altamente suscettibili di tradurre alla fisiologia umana. Modelli globali ipossia-ischemia insufficienza multiorgano e titolazione di ipossia-ischemia dall'AEEG induce un grado coerente di lesioni cerebrali con la sopravvivenza cliniche esiti rilevanti in modo tale che i biomarcatori, risonanza magnetica e il comportamento possono essere valutati a importanti punti di tempo.
Modelli Piglet di asfissia perinatale e HIE non solo hanno contribuito significativamente alla comprensione corrente in HIE fisiopatologia, ma hanno anche preceduto con successo studi clinici, che si traduce in nuovi trattamenti negli esseri umani. Studi su modelli Piglet giocato un ruolo chiave nella creazione di ipotermia come trattamento per HIE 21, e sono utilizzati per la ricerca di rianimazione neonatale 22. Diversi gruppi hanno utilizzato modelli di suinetti quando si esegue la ricerca all'interno di asfissia e HIE, und studi comprendono ipotermia 23-alfa-melanocita stimolante 24, arresto cardiaco 25, tirosina idrossilasi attività 26, esposizione ripetuta ipossica 27, attività del recettore NMDA 14, e nel vicino infrarosso spettroscopia 28.
Il maialino modello HIE presentata in questa relazione è tecnicamente impegnativo con cui lavorare, come piccoli aggiustamenti durante il corso della procedura può comportare o lesione cerebrale troppo lieve o troppo severa 29,2. Abbiamo scoperto che la letteratura esistente mancava dettagli sufficienti a riprodurre modelli precedentemente pubblicati. Così, abbiamo qui dimostriamo ogni passo le procedure tecniche necessarie per la creazione di un maialino 72 ore modello sopravvivenza in questo rapporto, consentendo ai ricercatori di stabilire questo modello avanzato per lo studio della HIE.
Protocol
Representative Results
Discussion
A causa della sua complessità, il modello descritto può essere attuata solo in strutture accreditate e con esperienza nella ricerca animale. L'approvazione da parte dei comitati etici locali deve essere ottenuto prima dell'inizio degli esperimenti, ed ottimale del benessere degli animali deve essere garantita in ogni momento. Poiché il modello è basato sulla sopravvivenza degli animali sperimentali, è importante che un ambiente sterile viene mantenuta durante procedure invasive per prevenire le infezioni. <…
Declarações
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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