Die Autoren bedanken sich bei den Canadian Institutes of Health Research (MOP53116) und der Alberta Heritage Foundation for Medical Research danken für den Betriebskostenzuschuss und Etablierung Fonds bzw. die Entwicklung von diesem experimentellen Modell unterstützen.

Ein. Anästhesie <ol><li> Die Durchflussrate des Narkosemittels Maschine 2l/min. Schließen Sie das Abgas zu Vakuumsauger. </li><li> Verantwortlicher Gesichtsmaske mit Narkosegas (Isofluran) bei 5% (~ 3 min). </li><li> Neugeborene Ferkel werden mit inhalativen Isofluran 5% in 100% Sauerstoff (ca. 3 Min.) induziert werden. </li><li> Aufrechterhaltung der Narkose auf 2-3% des Isofluran. Feineinstellung Isofluran um 0,5% gegebenenfalls jedoch kann sie von 0,5 bis 5% je nach dem Zustand der Ferkel reichen. </li><li> Sobald der Gefäßzugang festgestellt wurde, kann der Inhalationsanästhesie nach intravenösen Anästhesie unter Verwendung Fentanyl (5-50 mcg / kg / h) und Midazolam (200-500 mcg / kg / h) Infusionen geschaltet werden. Pancuronium (50-100 ug / kg / h) erforderlich, um übermäßige Muskelbewegungen während der Operation zu steuern, während die Fähigkeit zur Tieres Zustand beobachtet wird für die Anpassung von Anästhetikum Medikamente konserviert werden. </li><li> Das Ferkel wird durch Pulsoxymetrie überwacht (perkutane Sauerstoff saturation bei 95-100%) und EKG (Herzfrequenz bei 130-170 Schläge / min). </li><li> Die Ferkel rektale Temperatur auf 38-40 ° C gehalten mit Heizdecke und Wärmestrahler. </li><li> Die Narkose Zustand der Ferkel wird regelmäßig über den Versuchszeitraum mit neurologischen (Pupillengröße, tränende Augen, Körperbewegungen) ausgewertet, Verhaltensstörungen (Agitation), Herz-Kreislauf (Tachykardie und Hypertonie) und Atemwegserkrankungen (Tachypnoe) Parameter entsprechend. Minimal Lähmungen gegeben. Bisherige Erfahrungen der Anästhesie bei Ferkeln mit und ohne Lähmung wäre nützlich für die Auswertung. </li><li> Das Protokoll ist ein nicht-Überleben Prozedur mit Euthanasie des Tieres am Ende des Experiments mit einer Überdosis von Pentobarbital (100 mg / kg) intravenös. </li></ol> 2. Chirurgische Platzierung des vaskulären Kathetern an der Leiste (Abbildung 1) <ol><li> Machen Sie einen langen 2-3cm Schnitt in der rechten Leiste. </li><li> Dissect 1cm rechts femoral venösen und 1cm right Oberschenkelarterie. Legen Sie zwei 3-0 Saiten um jedes Schiff. </li><li> Rechte femorale Katheterisierung: Ligieren des distalen der Vene. Legen Sie eine Argyle Katheter (3,5 oder 5 Französisch, Doppel-Lumen) (Covidien, Mansfield, MA) bis 15cm und dies wird in den rechten Vorhof platzieren. Tie beide Zeichenfolgen in den Katheter zu sichern. Der Katheter kann für Wartungs-Fluid und Medikamente Infusion (sekundären Port) und zentralvenöse / rechtsatrialen Druckmessung (Hauptöffnung) verwendet werden. </li><li> Rechte femorale arterielle Katheterisierung: Ligieren des distalen der Arterie. Heben Sie den proximalen String, um den Blutfluss zu stoppen. Legen Sie eine Argyle Katheter (3,5 oder 5 Französisch, Single-Lumen) zu 5cm. Dadurch wird der arteriellen Katheter an der Infrarot-renalen Aorta zur kontinuierlichen mittleren arteriellen Druckmessung und Blutentnahme platzieren. Tie beide Zeichenfolgen in den Katheter zu sichern. </li><li> Schließen Sie die Haut. </li></ol> 3. Stellen mechanischen Beatmung (Abbildung 2) <ol><li> Machen Sie einen langen 2-3cm horizontalInzision in den Nacken. </li><li> Sezieren und Setzen 1cm der Luftröhre. Legen Sie zwei 1-0 Saiten um die Luftröhre. </li><li> Legen Sie einen Endotrachealtubus (3,0 bzw. 3,5) bei 1cm in die Luftröhre. Verbinden mit einem Ventilator und beginnen mechanischen Beatmung. Sichern Sie den Endotrachealtubus. </li><li> Sezieren und setzen die Arteria carotis communis. Umschließen das Schiff mit einer Laufzeit Ultraschall-Durchfluss-Sonde (2SB oder 2RB, Transonic Systems Inc., Ithica, NY) für die kontinuierliche Messung des Blutflusses. </li></ol> 4. Platzierung von Strömungssonden am mesenterica superior (Abb. 3) und der linken Niere (Abbildung 4) Arterien <ol><li> Zusätzliche Dosen von Fentanyl (5-10 mcg / kg) und Acepromazin (0,01-0,02 mg / kg) vor Hautschnitt erforderlich. </li><li> Machen Sie einen langen subkostalen-Flankenschnitt und sorgfältig sezieren Muskelschichten. </li><li> Setzen Sie die Bauchaorta. </li><li> Minimieren vaskulären Handling (Vasospasmus) und lymphatische Verletzungen. </li><li> Dissect 0,5-1cm mesenterica superior undlegte eine Transonic Flow-Sonde (3SB) um ihn herum. </li><li> Dissect 0,5-1cm linke Nierenarterie und legte ein Transonic Flow-Sonde (2SB) um ihn herum. </li><li> Schließen Sie die Haut und sichern die Strömungssonde. </li></ol> 5. Platzierung Lungenarterienkatheter (Abbildung 5) und Strömungssonde (Abbildung 6) <ol><li> Zusätzliche Dosen von Fentanyl (5-10 mcg / kg) und Acepromazin (0,01-0,02 mg / kg) vor Hautschnitt erforderlich. </li><li> Lie das Tier an der rechten Seitenlage. </li><li> Thorakotomie auf der linken vierten Interkostalraum. </li><li> Watch out für die mammaria Arterie und Vene, ligieren, wenn nötig. </li><li> Verwenden Sie eine zahnärztliche Tupfer drücken Sie die linke Lunge und erhöhen Sauerstoff benötigt. </li><li> Öffnen Sie den Herzbeutel. </li><li> Identifizieren des Ductus arteriosus, die von der Lungenarterie zu der Aorta verläuft. </li><li> Ductus arteriosus kann durch Platzieren eines Clips oder durch eine dicke &quot;3-O Seide&quot; tie an ihrem Ursprung ligiert werden. </li><li> Free the wichtigsten Lungenarterie und Pass avascular Schlinge mit einem dicken &quot;0&quot; binden. </li><li> Durchführen einer Tabaksbeutelnaht (5-0 Prolene) Nahtmaterial an der Basis für die Platzierung von Lungenarterienkatheter. </li><li> Einfügen eines 20G Angiokatheter (mit 3 Seitenlöcher bei weniger 1 cm von der Spitze des Katheters) durch die Tabaksbeutelnaht auf maximal 1 cm beträgt. </li><li> Überprüfen Sie für freien Durchfluss des venösen Blutes. </li><li> Verbinden Sie Druckwandler für die pulmonale arterielle Druck und Wellenform zu überprüfen. </li><li> Ziehen Sie die Tabaksbeutelnaht und sichern Lungenkatheter. </li><li> Legen Sie eine Transonic Flow-Sonde (6SB) um die wichtigsten Lungenarterie. </li><li> Zeigen Ultraschall-Gel zwischen den Strömungssonde und Arterie für eine optimale Signalübertragung ermöglichen. </li><li> Bedecken Sie die Wunde mit mit Kochsalzlösung getränkten. </li></ol> 6. Hypoxie und Reoxygenierung-Protokoll <ol><li> Verringern der eingeatmeten Sauerstoffkonzentration zu 10% durch eine Erhöhung der Konzentration an eingeatmetem Stickstoffgas Hypoxämie induzieren. </li><li> Passen Sie die eingeatmeten SauerstoffsKonzentration zwischen 10% und 15%, um eine PaO2 von 20-40 mmHg oder SaO 2 von 30-40% für 2h erhalten. </li><li> Führen arteriellen Blut Analyse PaCO 2 bewerten und anzupassen Ventilator Rate entsprechend. </li><li> Mit der Induktion von Hypoxämie, wird die erste Stunde kontinuierlich Induzieren einer Tachykardie (und Herzzeitvolumen) Reaktion gewidmet. </li><li> Weiterhin für Veränderungen des Blutflusses in der Arteria carotis, mesenterica superior und linken Nierenarterien überwachen. </li><li> Während der zweiten Stunde der Hypoxie, die hypoxischen Stress stetig geringer Herzleistung auf 30-40% des Ausgangswertes erhöht, den mittleren arteriellen Druck auf 30-35 mmHg und arterielle pH 6,95-7,05. </li><li> Hypoxischen Stress kann vorzeitig beendet oder verlängert werden, indem 15 min nach Bedarf. </li><li> Erhöhen eingeatmete Sauerstoffkonzentration schlagartig auf 100% abrupt durch den Verzicht auf Stickstoff, während sie weiterhin reinem Sauerstoff. </li><li> Überwachen Herzleistung, den mittleren arteriellen Druck und andere hämodynamische Abs.m für eine schnelle Wiederherstellung. </li><li> Reanimation mit 100% Sauerstoff für 0.5h fortgesetzt werden. Nach dieser Zeit, reduzieren die eingeatmete Sauerstoffkonzentration schnell auf 21%. </li><li> Weiter Reoxygenierung mit 21% Sauerstoff für den verbleibenden Zeitraum des Experiments. Die eingeatmete Sauerstoffkonzentration auf 25% titriert werden, wenn nötig. </li><li> Fluid Boli von 10 Lactat-Lösung ml / kg Ringer kann gegebenenfalls während der experimentellen Phase benötigt werden. Sein Einsatz hat protocolized werden. </li></ol> 7. Repräsentative Ergebnisse: Die Induktion von Hypoxämie in der neugeborenen Ferkeln auf der ersten Stunde Hypoxie sollte die Herzleistung (pulmonale arterielle flow) zu 120% -130% des Ausgangswertes (7A) und Herzfrequenz (7B) zu erhöhen. Normalerweise sollte Herzleistung seinen Höhepunkt erreichen Ausgleich zwischen dem ersten 0.5h und 1h von Hypoxie. Weitere, Blutfluss werden sollte zentralisiert was zu einer verminderten michsenteric und renale Perfusion, sondern eine gut erhaltene oder erhöht carotis arteriellen Blutfluss (Abbildung 8). Während der zweiten Stunde der Hypoxie, gibt es eine stetige Abnahme der Herzleistung, die Entwicklung von Hypotonie (9A), Verlangsamung der Herzfrequenz mit oder ohne Arrhythmie aufgetreten. Hypoxie sollte Lungenhochdruck mit erhöhter Pulmonalarteriendruck (9B), der manchmal in der endgültigen 30 min von Hypoxie kann niedriger als die Herzleistung abnimmt induzieren. Nach Reanimation, werden alle hämodynamischen Parameter unverzüglich normoxischen Basislinie wiederherzustellen, mit Ausnahme des renalen Blutflusses die allmählich wieder über die erste Stunde der Reoxygenierung. Allerdings werden die hämodynamischen Parameter speziell für die Herzleistung und den mittleren arteriellen Druck allmählich verschlechtern über die ersten 2 Stunden der Reoxygenierung um etwa 70-75% der normoxischen Grundlinie und 35-45 mmHg. Das Herz-Kreislauf-dysfunctieingeschaltet ist zumindest teilweise für myocardial stunning und Optionsscheine Herz-Kreislauf-unterstützende Therapien wie vasoaktiven und inotropen Substanzen. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig1.jpg" /> Abbildung 1: Schnitt Groin mit der Platzierung des femoralen arteriellen und venösen Kathetern <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig2.jpg" /> Abbildung 2: Neck Schnitt mit der Platzierung eines Endotrachealtubus und einer Strömungssonde um die Arteria carotis communis <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig3.jpg" /> Abbildung 3: Flankenschnitt mit der Isolierung von A. mesenterica superior <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig4.jpg" /> Abbildung 4: Flankenschnitt mit der Isolierung der linken Nierenarterie <img alt="Abbildung 5" src = &quot;/ files/ftp_upload/3166/3166fig5.jpg&quot; /&gt; Abbildung 5: Thorakotomie mit der Platzierung Lungenarterienkatheter <img alt="Abbildung 6" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig6.jpg" /> Abbildung 6: Thorakotomie mit der Platzierung eines Transonic Flow-Sonde auf die wichtigsten Lungenarterie <img alt="Abbildung 7" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig7.jpg" /> Abbildung 7: Zeitliche Veränderungen in (A) Herzzeitvolumen (pulmonale arterielle Fluss) und (B) Herzfrequenz während Hypoxie und Reoxygenierung <img alt="Abbildung 8" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig8.jpg" /> Abbildung 8: Zeitliche Veränderungen der Durchblutung bei (A) A. carotis, (B) mesenterica superior und (C) linken Nierenarterien während Hypoxie und Reoxygenierung <img alt="Abbildung 9" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig9.jpg" /> Abbildung 9: TemporalVeränderungen in (A) den mittleren arteriellen Druck und (B) Lungenarterie Druck während Hypoxie und Reoxygenierung

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	<li>Borke, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+myocardial+matrix+metalloproteinases+in+hypoxic+newborn+pigs+during+resuscitation:+effects+of+oxygen+and+carbon+dioxide.">Increased myocardial matrix metalloproteinases in hypoxic newborn pigs during resuscitation: effects of oxygen and carbon dioxide.</a> Eur. J. Clin. Invest. 34, 459-466 (2004).</li><li>Munkeby, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resuscitation+of+hypoxic+piglets+with+100%+O2+increases+pulmonary+metalloproteinases+and+IL-8.">Resuscitation of hypoxic piglets with 100% O2 increases pulmonary metalloproteinases and IL-8.</a> Pediatr. Res. 58, 542-548 (2005).</li><li>Haaland, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Posthypoxic+hypothermia+in+newborn+piglets.">Posthypoxic hypothermia in newborn piglets.</a> Pediatr. Res. 41, 505-512 (1997).</li><li>Haase, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resuscitation+with+100%+oxygen+causes+intestinal+glutathione+oxidation+and+reoxygenation+injury+in+asphyxiated+newborn+piglets.">Resuscitation with 100% oxygen causes intestinal glutathione oxidation and reoxygenation injury in asphyxiated newborn piglets.</a> Ann. Surg. 240, 364-373 (2004).</li><li>Stevens, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resuscitation+with+21%+or+100%+oxygen+is+equally+effective+in+restoring+perfusion+and+oxygen+metabolism+in+hypoxic+newborn+piglet+liver.">Resuscitation with 21% or 100% oxygen is equally effective in restoring perfusion and oxygen metabolism in hypoxic newborn piglet liver.</a> Shock. 27, 657-662 (2007).</li><li>Johnson, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=N-acetylcysteine+improves+the+hemodynamics+and+oxidative+stress+in+hypoxic+newborn+pigs+reoxygenated+with+100%+oxygen.">N-acetylcysteine improves the hemodynamics and oxidative stress in hypoxic newborn pigs reoxygenated with 100% oxygen.</a> Shock. 28, 484-490 (2007).</li><li>Chapados, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+cortisol+response+to+ACTH+challenge+in+hypoxic+newborn+piglets+resuscitated+with+21%+and+100%+oxygen.">Plasma cortisol response to ACTH challenge in hypoxic newborn piglets resuscitated with 21% and 100% oxygen.</a> Shock. 33, 519-525 (2010).</li><li>Cheung, P. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Platelet+dysfunction+in+asphyxiated+newborn+piglets+resuscitated+with+21%+and+100%+oxygen.">Platelet dysfunction in asphyxiated newborn piglets resuscitated with 21% and 100% oxygen.</a> Pediatr. Res. 59, 636-640 (2006).</li><li>Martin-Ancel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+organ+involvement+in+perinatal+asphyxia.">Multiple organ involvement in perinatal asphyxia.</a> J. Pediatr. 127, 786-793 (1995).</li><li>Swindle, M. M., Smith, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+anatomy+and+physiology+of+the+pig.">Comparative anatomy and physiology of the pig.</a> Scan. J. Lab. Anim. Sci. Suppl. 25, 11-22 (1998).</li><li>Chapados, I., Cheung, P. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Not+all+models+are+created+equal:+Animal+models+to+study+hypoxic-ischemic+encephalopathy+of+the+newborn.">Not all models are created equal: Animal models to study hypoxic-ischemic encephalopathy of the newborn.</a> Neonatology. 94, 300-303 (2008).</li><li>Liu, J. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+post-resuscitation+treatment+with+N-acetylcysteine+on+cardiac+recovery+in+hypoxia-injured+newborn+pigs.">Effects of post-resuscitation treatment with N-acetylcysteine on cardiac recovery in hypoxia-injured newborn pigs.</a> PLoS ONE. 5, e15322-e15322 (2010).</li><li>Cheung, P. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardio-renal+recovery+of+hypoxic+newborn+pigs+after+18%,+21%+and+100%+reoxygenation.">Cardio-renal recovery of hypoxic newborn pigs after 18%, 21% and 100% reoxygenation.</a> Intensive Care Med. 34, 1114-1121 (2008).</li><li>Temesvari, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+the+blood-brain+barrier+permeability+in+neonatal+cytotoxic+brain+edema:+laboratory+and+morphological+findings+obtained+on+newborn+piglets+with+experimental+pneumothorax.">Modulation of the blood-brain barrier permeability in neonatal cytotoxic brain edema: laboratory and morphological findings obtained on newborn piglets with experimental pneumothorax.</a> Biol. Neonate. 46, 198-208 (1984).</li><li>Domoki, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reventilation+with+room+air+or+100%+oxygen+after+asphyxia+differentially+affects+cerebral+neuropathology+in+newborn+pigs.">Reventilation with room air or 100% oxygen after asphyxia differentially affects cerebral neuropathology in newborn pigs.</a> Acta. Paediatr. 95, 1109-1115 (2006).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Part+15:+Neonatal+resuscitation:+2010+American+Heart+Association+guidelines+for+cardiopulmonary+resuscitation+and+emergency+cardiovascular+care.">Part 15: Neonatal resuscitation: 2010 American Heart Association guidelines for cardiopulmonary resuscitation and emergency cardiovascular care.</a> Circulation. 122, S909-S919 (2010).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die aktuelle experimentelle Protokoll hat einen Vorteil, um die systemischen und regionalen hämodynamischen Veränderungen bei neugeborenen Probanden während der Hypoxie und Reoxygenierung zu begutachten. Wir können auch die jeweiligen Auswirkungen von Interventionen verwendet, um die Herz-Kreislauf-Funktion während der Wiederherstellung zu verbessern. Wir und andere haben die Erfahrungen und Erkenntnisse in der Studie von neonataler Asphyxie in Bezug auf die Wirkung auf die kardiovaskuläre 1, pulmonale ...

a swine model of neonatal asphyxia

Jährlich mehr als 1 Million Neugeborenen sterben weltweit um Asphyxie verwandt. Asphyxiated Neugeborenen haben üblicherweise Multiorganversagen einschließlich Hypotonie, Perfusionsdefizit, hypoxisch-ischämischen Enzephalopathie, pulmonale Hypertonie, vasculopathic Enterokolitis, Nierenversagen und thromboembolische Komplikationen. Tiermodelle entwickelt, um uns helfen zu verstehen die Pathophysiologie und Pharmakologie von neonataler Asphyxie. Im Vergleich zu Nagetieren und neugeborenen Lämmern hat die neugeborenen Ferkeln nachgewiesen worden, ein wertvolles Modell sein. Das neugeborene Ferkel hat mehrere Vorteile, einschließlich ähnliche Entwicklung wie die 36-38 Wochen menschlichen Fötus mit vergleichbaren Systeme des Körpers, große Körpergröße (~ 1,5-2 kg bei der Geburt), die die Instrumentierung und Überwachung des Tieres ermöglicht und steuert die Störvariablen der Hypoxie und hämodynamische Störungen. Wir beschreiben hier eine experimentelle Protokoll neonatale Asphyxie simulieren und ermöglichen es uns, die systematisch zu untersuchenmic und regionalen hämodynamischen Veränderungen während der erstickenden und Reoxygenierung Prozess sowie die jeweiligen Auswirkungen der Interventionen. Ferner hat das Modell den Vorteil studieren Multiorganversagen oder Dysfunktion gleichzeitig und die Wechselwirkung mit verschiedenen Systeme des Körpers. Das experimentelle Modell ist ein nicht-Überlebensrate Prozedur, die die chirurgischen Instrumente der neugeborenen Ferkel (1-3 Tage alt und 1,5-2,5 kg Gewicht, Mischling) beinhaltet die Errichtung der mechanischen Beatmung, Kreislauf (arterielle und zentralvenöse) Zugang zu ermöglichen und die Plazierung von Kathetern und Sonden Strömung (Transonic Inc.) für die ständige Überwachung des intravaskulären Drucks und des Blutflusses in verschiedenen Arterien einschließlich der wichtigsten pulmonale, carotis, mesenterica superior und linken Nierenarterien. Mit diesen operativ instrumentierten Ferkel, nach Stabilisierung für 30-60 Minuten von Z &lt;10% Schwankung der hämodynamischen Parameter und normale Blutgase definiert, beginnen wir ein experimentelles Protokollschwerer Hypoxämie die über normokapnischen alveoläre Hypoxie induziert. Das Ferkel ist mit 10-15% Sauerstoff durch die Erhöhung der Konzentration des inhalierten Stickstoffgas für 2h, strebt arteriellen Sauerstoffsättigung von 30-40% belüftet. Dieser Grad der Hypoxie wird die klinische Asphyxie mit schwerer metabolischer Azidose, systemischer Hypotonie und kardiogenen Schock mit Minderperfusion lebenswichtiger Organe zu produzieren. Die Hypoxie wird durch Reoxygenierung mit 100% Sauerstoff für 0.5h und dann 21% Sauerstoff für 3.5h gefolgt. Pharmakologische Interventionen können zu gegebener Zeit eingeführt werden und ihre Auswirkungen in einer verblindeten, Block-randomisiert untersucht.

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A Swine Model of Neonatal Asphyxia

Großtiermodelle haben gute translationale Werte in der Untersuchung der Physiologie und Pharmakologie von neonataler Asphyxie. Mit neugeborenen Ferkeln, entwickeln wir ein experimentelles Protokoll neonatale Asphyxie die Vorteile eines Studiums der systemischen und regionalen Hämodynamik, Sauerstoff-Transport mit biochemischen und pathologischen Wege und Zusammenhänge hat zu simulieren.

A Swine Modell von neonataler Asphyxie

Annually more than 1 million neonates die worldwide as related to asphyxia. Asphyxiated neonates commonly have multi-organ failure including hypotension, ...

Research

JoVE Journal

Medicine

14.2K Aufrufe.  University of Alberta. Großtiermodelle haben gute translationale Werte in der Untersuchung der Physiologie und Pharmakologie von neonataler Asphyxie. Mit neugeborenen Ferkeln, entwickeln wir ein experimentelles Protokoll neonatale Asphyxie die Vorteile eines Studiums der systemischen und regionalen Hämodynamik, Sauerstoff-Transport mit biochemischen und pathologischen Wege und Zusammenhänge hat zu simulieren.

Serie: A Swine Model of Neonatal Asphyxia

A Piglet Model of Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy

Birth asphyxia, which causes hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE), accounts for 0.66 million deaths worldwide each year, about a quarter of the world&#8217;s 2.9 million neonatal deaths. Animal models of HIE have contributed to the understanding of the pathophysiology in HIE, and have highlighted the dynamic process that occur in brain injury due to perinatal asphyxia. Thus, animal studies have suggested a time-window for post-insult treatment strategies. Hypothermia has been tested as a treatment for HIE in pdiglet models and subsequently proven effective in clinical trials. Variations of the model have been applied in the study of adjunctive neuroprotective methods and piglet studies of xenon and melatonin have led to clinical phase I and II trials1,2. The piglet HIE model is further used for neonatal resuscitation- and hemodynamic studies as well as in investigations of cerebral hypoxia on a cellular level. However, it is a technically challenging model and variations in the protocol may result in either too mild or too severe brain injury. In this article, we demonstrate the technical procedures necessary for establishing a stable piglet model of neonatal HIE. First, the newborn piglet (&#60; 24 hr old, median weight 1500 g) is anesthetized, intubated, and monitored in a setup comparable to that found in a neonatal intensive care unit. Global hypoxia-ischemia is induced by lowering the inspiratory oxygen fraction to achieve global hypoxia, ischemia through hypotension and a flat trace amplitude integrated EEG (aEEG) indicative of cerebral hypoxia. Survival is promoted by adjusting oxygenation according to the aEEG response and blood pressure. Brain injury is quantified by histopathology and magnetic resonance imaging after 72 hr.

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.

Ein Ferkel Modell Neonatal hypoxischischämischer Enzephalopathie

Birth asphyxia, which causes hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE), accounts for 0.66 million deaths worldwide each year, about a quarter of the ...

Forschung

Medizin

A Neonatal Mouse Spinal Cord Compression Injury Model

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal cord. A major current area of research is focused on the mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous or induced functional recovery following SCI. Spontaneous functional recovery is reported to be greater early in life, raising interesting questions about how adaptive plasticity changes as the spinal cord develops. To facilitate investigation of this dynamic, we have developed a SCI model in the neonatal mouse. The model has relevance for pediatric SCI, which is too little studied. Because neural plasticity in the adult involves some of the same mechanisms as neural plasticity in early life1, this model may potentially have some relevance also for adult SCI. Here we describe the entire procedure for generating a reproducible spinal cord compression (SCC) injury in the neonatal mouse as early as postnatal (P) day 1. SCC is achieved by performing a laminectomy at a given spinal level (here described at thoracic levels 9-11) and then using a modified Yasargil aneurysm mini-clip to rapidly compress and decompress the spinal cord. As previously described, the injured neonatal mice can be tested for behavioral deficits or sacrificed for ex vivo physiological analysis of synaptic connectivity using electrophysiological and high-throughput optical recording techniques1. Earlier and ongoing studies using behavioral and physiological assessment have demonstrated a dramatic, acute impairment of hindlimb motility followed by a complete functional recovery within 2 weeks, and the first evidence of changes in functional circuitry at the level of identified descending synaptic connections1.

This article describes a method for generating a reproducible spinal cord compression injury (SCI) in the neonatal mouse. The model provides an advantageous platform for studying mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous functional recovery.

Ein Neonatal Maus Spinal Cord Injury Kompression Modell

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal ...

Myocardial Infarction in Neonatal Mice, A Model of Cardiac Regeneration

Myocardial infarction induced by coronary artery ligation has been used in many animal models as a tool to study the mechanisms of cardiac repair and regeneration, and to define new targets for therapeutics. For decades, models of complete heart regeneration existed in amphibians and fish, but a mammalian counterpart was not available. The recent discovery of a postnatal window during which mice possess regenerative capabilities has led to the establishment of a mammalian model of cardiac regeneration. A surgical model of mammalian cardiac regeneration in the neonatal mouse is presented herein. Briefly, postnatal day 1 (P1) mice are anesthetized by isoflurane and placed on an ice pad to induce hypothermia. After the chest is opened, and the left anterior descending coronary artery (LAD) is visualized, a suture is placed around the LAD to inflict myocardial ischemia in the left ventricle. The surgical procedure takes 10-15 min. Visualizing the coronary artery is crucial for accurate suture placement and reproducibility. Myocardial infarction and cardiac dysfunction are confirmed by triphenyl-tetrazolium chloride (TTC) staining and echocardiography, respectively. Complete regeneration 21 days post myocardial infarction is verified by histology. This protocol can be used to as a tool to elucidate mechanisms of mammalian cardiac regeneration after myocardial infarction.

This protocol describes a highly reproducible model of cardiac regeneration by surgical induction of myocardial infarction in the left ventricle of postnatal day 1 mice. The method involves induction of hypothermic anesthesia and ligation of the left anterior descending coronary artery.

Myokardinfarkts bei neugeborenen Mäusen, ein Modell von Cardiac Regeneration

Myocardial infarction induced by coronary artery ligation has been used in many animal models as a tool to study the mechanisms of cardiac repair and ...

A Chronic Cardiac Ischemia Model in Swine Using an Ameroid Constrictor

Cardiovascular disease remains the number one cause of mortality in the United States. There are numerous approaches to treating these diseases, but regardless of the approach, an in vivo model is needed to test each treatment. The pig is one of the most used large animal models for cardiovascular disease. Its heart is very similar in anatomy and function to that of a human. The ameroid placement technique creates an ischemic area of the heart, which has many useful applications in studying myocardial infarction. This model has been used for surgical research, pharmaceutical studies, imaging techniques, and cell therapies.
There are several ways of inducing an ischemic area in the heart. Each has its advantages and disadvantages, but the placement of an ameroid constrictor remains the most widely used technique. The main advantages to using the ameroid are its prevalence in existing research, its availability in various sizes to accommodate the anatomy and size of the vessel to be constricted, the surgery is a relatively simple procedure, and the post-operative monitoring is minimal, since there are no external devices to maintain. This paper provides a detailed overview of the proper technique for the placement of the ameroid constrictor.

The purpose of this protocol is to demonstrate the placement of a delayed constricting device (an ameroid constrictor) around a coronary artery in a swine model. This device creates an ischemic area of the heart that is useful for studying new diagnostic imaging techniques and new methods of treatment.

Ein chronischer kardialer Ischämie-Modell bei Schweinen, die mit einem Ameroid Constrictor

Cardiovascular disease remains the number one cause of mortality in the United States. There are numerous approaches to treating these diseases, but ...

Tachycardia-Induced Cardiomyopathy As a Chronic Heart Failure Model in Swine

A stable and reliable model of chronic heart failure is required for many experiments to understand hemodynamics or to test effects of new treatment methods. Here, we present such a model by tachycardia-induced cardiomyopathy, which can be produced by rapid cardiac pacing in swine.
A single pacing lead is introduced transvenously into fully anaesthetized healthy swine, to the apex of the right ventricle, and fixated. Its other end is then tunneled dorsally to the paravertebral region. There, it is connected to an in-house modified heart pacemaker unit that is then implanted in a subcutaneous pocket. 
After 4 - 8 weeks of rapid ventricular pacing at rates of 200 - 240 beats/min, physical examination revealed signs of severe heart failure - tachypnea, spontaneous sinus tachycardia, and fatigue. Echocardiography and X-ray showed dilation of all heart chambers, effusions, and severe systolic dysfunction. These findings correspond well to decompensated dilated cardiomyopathy and are also preserved after the cessation of pacing.
This model of tachycardia-induced cardiomyopathy can be used for studying the pathophysiology of progressive chronic heart failure, especially hemodynamic changes caused by new treatment modalities like mechanical circulatory supports. This methodology is easy to perform and the results are robust and reproducible.

Here, we present a protocol to produce tachycardia-induced cardiomyopathy in swine. This model represents a potent way to study the hemodynamics of progressive chronic heart failure and the effects of applied treatment.

Tachykardie-induzierten Kardiomyopathie als Vorbild chronischer Herzinsuffizienz bei Schweinen

A stable and reliable model of chronic heart failure is required for many experiments to understand hemodynamics or to test effects of new treatment ...

Severe Burn Injury in a Swine Model for Clinical Dressing Assessment

Wound healing is a dynamic repair process and is the most complex biological process in human life. In response to burn injury, alterations in biological pathways impair the inflammation response, resulting in delayed wound healing. Impaired wound healing frequently occurs in patients with diabetes leading to unfavorable outcomes such as amputation. Hence, dressings having beneficial effect in promoting burn wound repair are needed. However, studies on burn wound treatment are limited due to lack of proper animal models. Our previous study demonstrated wound-healing performance in rat and swine models using a minimally invasive surgical technique. This study aimed to demonstrate a swine model of severe burn injury that eliminates wound contraction and more closely approximates the human processes of re-epithelialization and new tissue formation. This protocol provides a detailed procedure for creating consistent burn wounds and examining the wound-healing performance under the treatment of an experimental dressing in a swine model. Six burn wounds were created symmetrically on the dorsum, which were covered with a clinical dressing composed of four layers: an inner contact layer of experimental materials, an inner intermediate layer of waterproof film, an outer intermediate layer of gauze, and an outer layer of adhesive plaster. Upon the completion of experiments, wound closure, wound area, and Vancouver Scar Scale score were examined. The samples of skin resected from each animal post-sacrifice were histologically prepared and stained using hematoxylin and eosin staining. Antibacterial activity of each dressing in the context of wound healing was also examined. The application of the clinical dressing to the wounds in swine model mimics the biological processes of human wound healing with respect to the processes of epithelialization, cellular proliferation, and angiogenesis. Therefore, this swine model provides an easy-to-learn, cost-effective, and robust method to assess the effect of clinical dressings in severe burn injury.

To closely mimic the mode of burn injuries requires the interplay between clinical observation and studies in animal models. In this study, a swine model of severe burn injury was established to assess an experimental dressing in physiological and pathophysiological settings.

Schwere Brandverletzungen in einem Schweine-Modell zur Beurteilung der klinischen Dressing

Wound healing is a dynamic repair process and is the most complex biological process in human life. In response to burn injury, alterations in biological ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and drugs. It is widely used in many studies on the physiological functions of vascular smooth muscle, the pathogenesis of vascular diseases such as hypertension, and the development of smooth muscle relaxant drugs. The mouse is a widely used model animal with a large pool of disease models and genetically modified strains. We introduced this method to measure the isometric contraction of mouse mesenteric artery in detail. A 1.4-mm segment of mouse mesenteric resistance artery was isolated and mounted on a myograph chamber by passing two steel wires through its lumen. After equilibration and normalization steps, the vessel segment was potentiated by a high-K+ solution twice prior to the contraction assay. As an example of the application of this method in drug development, we measured the relaxant effect of a novel natural substance, neoliensinine, isolated from a Chinese herb, embryos of the lotus seed (Nelumbo nucifera Gaertn.) on mouse mesenteric arteries. The vessel segments mounted on the myograph chamber were stimulated with a high-K+ solution. When the force tension reached a stable sustained phase, cumulative doses of neoliensinine were added to the chamber. We found that neoliensinine had a dose-dependent relaxant effect on smooth muscle contraction, thus suggesting that it bears potential activity against hypertension. In addition, as the vessel segment can survive at least 4 hours after mounting and maintain contractility induced by the high-K+ solution for many times, we suggest that the wire myograph system may be used for the time-consuming process of drug screening.

The wire myograph technique is used to investigate vascular smooth muscle functions and screen new drugs. We report a detailed protocol for measuring the isometric contractility of the mouse mesenteric artery and for screening new relaxants of vascular smooth muscle.

Messung der isometrischen Kontraktilität der Maus mesenterialen Arterie mit Draht Myographie

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

Establishing a Swine Model of Post-myocardial Infarction Heart Failure for Stem Cell Treatment

Although advances have been achieved in the treatment of heart failure (HF) following myocardial infarction (MI), HF following MI remains one of the major causes of mortality and morbidity around the world. Cell-based therapies for cardiac repair and improvement of left ventricular function after MI have attracted considerable attention. Accordingly, the safety and efficacy of these cell transplantations should be tested in a preclinical large animal model of HF prior to clinical use. Pigs are widely used for cardiovascular disease research due to their similarity to humans in terms of heart size and coronary anatomy. Therefore, we sought to present an effective protocol for the establishment of a porcine chronic HF model using closed-chest coronary balloon occlusion of the left circumflex artery (LCX), followed by rapid ventricular pacing induced with pacemaker implantation. Eight weeks later, the stem cells were administered by intramyocardial injection in the peri-infarct area. Then the infarct size, cell survival, and left ventricular function (including echocardiography, hemodynamic parameters, and electrophysiology) were evaluated. This study helps establish a stable preclinical large animal HF model for stem cell treatment.

We sought to establish a swine model of heart failure induced by left circumflex artery blockage and rapid pacing to test the effect and safety of intramyocardial administration of stem cells for cell-based therapies.

Erstellung eines Schweinemodells für postmyokarde Infarkt-Herzinsuffizienz für die Stammzellbehandlung

Although advances have been achieved in the treatment of heart failure (HF) following myocardial infarction (MI), HF following MI remains one of the major ...

Myocardial Infarction by Percutaneous Embolization Coil Deployment in a Swine Model

Myocardial infarction (MI) is the leading cause of mortality worldwide. Despite the use of evidence-based treatments, including coronary revascularization and cardiovascular drugs, a significant proportion of patients develop pathological left-ventricular remodeling and progressive heart failure following MI. Therefore, new therapeutic options, such as cellular and gene therapies, among others, have been developed to repair and regenerate injured myocardium. In this context, animal models of MI are crucial in exploring the safety and efficacy of these experimental therapies before clinical translation. Large animal models such as swine are preferred over smaller ones due to the high similarity of swine and human hearts in terms of coronary artery anatomy, cardiac kinetics, and the post-MI healing process. Here, we aimed to describe an MI model in pig by permanent coil deployment. Briefly, it comprises a percutaneous selective coronary artery cannulation through retrograde femoral access. Following coronary angiography, the coil is deployed at the target branch under fluoroscopic guidance. Finally, complete occlusion is confirmed by repeated coronary angiography. This approach is feasible, highly reproducible, and emulates the pathogenesis of human non-revascularized MI, avoiding the traditional open-chest surgery and the subsequent postoperative inflammation. Depending on the time of follow-up, the technique is suitable for acute, sub-acute, or chronic MI models.

Myocardial infarction (MI) animal models that emulate the natural process of the disease in humans are crucial to understanding pathophysiological mechanisms and testing the safety and efficacy of new emergent therapies. Here, we describe an MI swine model created by deploying a percutaneous embolization coil.

Myokardinfarkt durch perkutane Embolisationsspulenentfaltung in einem Schweinemodell

Myocardial infarction (MI) is the leading cause of mortality worldwide. Despite the use of evidence-based treatments, including coronary revascularization ...

A Neonatal BALB/c Mouse Model of Necrotizing Enterocolitis

Necrotizing enterocolitis (NEC) is the most severe gastrointestinal (GI) disease that often occurs in premature infants, especially very low birth weight infants, with high mortality and unclear pathogenesis. The cause of NEC may be related to inflammatory immune regulatory system abnormalities. An NEC animal model is an indispensable tool for NEC disease immune research. NEC animal models usually use C57BL/6J neonatal mice; BALB/c neonatal mice are rarely used. Related studies have shown that when mice are infected, Th2 cell differentiation is predominant in BALB/c mice compared to C57BL/6J mice. Studies have suggested that the occurrence and development of NEC are associated with an increase in T helper type 2 (Th2) cells and are generally accompanied by infection. Therefore, this study used neonatal BALB/c mice to induce an NEC model with similar clinical characteristics and intestinal pathological changes as those observed in children with NEC. Further study is warranted to determine whether this animal model could be used to study Th2 cell responses in NEC.

Necrotizing enterocolitis (NEC) is the most severe gastrointestinal (GI) disease that often occurs in premature infants, especially very low birth weight infants, with high mortality and unclear pathogenesis. The cause of NEC may be related to inflammatory immune regulatory system abnormalities. An NEC animal model is an indispensable tool for NEC disease immune research. NEC animal models usually use C57BL/6J neonatal mice; BALB/c neonatal mice are rarely used. Related studies have shown that when mice are infected, Th2 cell differentiation is predominant in BALB/c mice compared to C57BL/6J mice. Studies have suggested that the occurrence and development of NEC are associated with an increase in T helper type 2 (Th2) cells and are generally accompanied by infection. Therefore, this study used neonatal BALB/c mice to induce an NEC model with similar clinical characteristics and intestinal pathological changes as those observed in children with NEC. Further study is warranted to determine whether this animal model could be used to study Th2 cell responses in NEC.

Ein neonatales BALB/c-Mausmodell der nekrotisierenden Enterokolitis

Necrotizing enterocolitis (NEC) is the most severe gastrointestinal (GI) disease that often occurs in premature infants, especially very low birth weight ...