Name: a piglet model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy
Uploaded: 2015-05-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Piglet Model of Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy at JoVE.com

The authors would like to thank John Kristensen and S&#248;ren Braad Andersen from the Department of Communication, Aarhus University Hospital, Denmark, for their exceptional help with filming and editing. Animal technician Diana Gyldenl&#248;ve 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&#8217;s Research Foundation, Augustinus Foundation, Aase and Ejnar Danielsens Foundation, the Institute of Clinical Medicine Aarhus University Hospital, Br&#248;drene Hartmanns Foundation, Karen Elise Jensens Foundation, Fonden til L&#230;gevidenskabens Fremme, and Marie Dorthea og Holger From, Haderslevs Fond.

Dieses Protokoll wurde von der dänischen Tierversuche Inspektion genehmigt. Alle Versuchstiere wurden während der Verfahren anästhesiert. Reproduktion dieses Protokoll muss in Übereinstimmung mit den nationalen Ethik und Tierschutz-Richtlinien durchgeführt werden, und von den lokalen Ethikkommissionen genehmigt. 1. Tiere <ol><li> Dänische Landrasse Ferkel &lt;24 Stunden alt mit einem Gewicht von ca. 1.500 - 2.000 g. </li></ol> 2. Anästhesie und Wartungsflüssigkeiten <ol><li> Bereiten Sie die Geräte für die Anästhesie benötigt (Abbildung 1): Eine Maske für Sevofluran Verwaltung, Alkoholtupfer, periphere intravenöse Katheter, Gummiband, Spritzen mit Kochsalzlösung, Propofol (5 mg / kg), Fentanyl (10 ug / kg) und Procain Benzylpenicillin (15.000 IU / kg). </li><li> Induzieren Anästhesie durch die Bereitstellung von 1-2% Sevofluran über eine Atemmaske. <ol><li> Beurteilen Sie die Narkosetiefe durch die Bewertung für palpebral und Entzugs reflexes. Wenn Sie sicher, dass das Ferkel ist tief anästhesiert, perkutan einen peripheren intravenösen Katheter legen Sie in die Ohrvene. </li><li> , Um die Durchgängigkeit des peripheren intravenösen Katheter bestätigen, spülen Sie den Katheter mit 1-2 ml steriler 0,9% Salzlösung. Verabreichen Bolusinjektionen von Propofol (5 mg / kg) und Fentanyl (10 ug / kg). Nach Bolusinjektion Verwaltung spülen Sie den intravenösen Katheter ein zweites Mal mit 1-2 ml steriler 0,9% Salzlösung. </li><li> Platz Spritzen mit Propofol (10 mg / ml) und Fentanyl (10 ug / ml) in zwei separate Spritzeninfusionspumpen. Verbinden iv Rohre von den zwei Spritzenpumpen zu einem Dreiwegehahn Füge Infusionen in eine Zeile, die zur intravenösen Katheter angeschlossen ist. Starten kontinuierlicher iv-Infusion von Propofol (4-12 mg / kg / h) und Fentanyl (10 ug / kg / h). Sobald Dauerinfusionen ausgeführt werden, geben Sie nicht weiter Bolusinjektionen von Propofol und Fentanyl. </li><li> Unterbrechen der Verabreichung des Sevofluran Gas anesthesia. </li><li> Injizieren Procain Benzylpenicillin (15.000 IU / kg) subkutan oder intramuskulär gemäß den örtlichen Richtlinien für Antibiotika-Prophylaxe. Wiederholen Sie täglich. Das Video zeigt subkutaner Verabreichung, die bei Ferkeln wurde gezeigt, dass im höheren Plasmakonzentration und eine längere Halbwertszeit zur Folge, verglichen mit intramuskulärer Verabreichung. </li><li> Bewerben Auge Schmiermittel Salbe, um das Trocknen der Augen zu vermeiden. Ziehen Sie das Unterlid vorsichtig nach unten, um eine taschenförmige Öffnung bilden. Geben Sie eine kleine Menge der Salbe in der Tasche. Auge um Salbe zu verteilen. Überprüfen Sie für Trockenheit Stunden und erneut nach Bedarf. </li><li> Starten Sie eine kontinuierliche Rate Infusion von 5% Dextrose / 0,45% NaCl iv bei 10 ml / kg / h. Reduzieren Rate auf 5 ml / kg / h während und nach der Hypoxie. Einzustellen Infusionsrate auf den Blutzuckerspiegel bei 2-10 mmol / l zu halten. </li></ol></li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig1.jpg" /> Figure 1. Ausrüstung für Anästhesie und Intubation. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 3. Intubation und Beatmung <ol><li> Bereiten Sie die Geräte zur Intubation erforderlich (Abbildung 1): Rocuroniumbromid (1 mg / kg) für die Muskelentspannung, eine Seilschlinge (binden die beiden Enden des gleichen 4 mm Nylon-Seil zusammen, um einen Kreis zu bilden, wie in Abbildung 1 dargestellt) zum Öffnen der Mund, kippte ein Wattestäbchen und Veterinär Laryngoskop mit gerader Klinge, Xylocain-Spray (100 mg / ml), verschieden große Endotrachealtuben mit Manschette (Größe 3,0 mm, 2,5 mm, 2,0 mm), 500 ml selbstfüllende Beutel (Beutel-Ventil Maske) für Lüftung, 2 ml Spritze für Aufpumpen der Manschette und Stethoskop. </li><li> Intubieren, indem Sie die folgenden Schritte aus: <ol><li> Ort Ferkel in der Rückenlage die Unterstützung der Hals von jeder Seite, ein gerader Kehlkopf pas sichernSalbei zur Intubation. </li><li> Schätzen Sie die Länge des Tubus durch Messung von der Spitze des Mauls bis zum Brustbeinkerbe (in der Regel ca. 13 cm). </li><li> Platz Seilschlinge um den Oberkiefer (nach unten) und halten Sie Unterkiefer und Zunge nach oben, um den Mund offen zu halten. </li><li> Verwalten Rocuroniumbromid (1 mg / kg) iv zu Muskelentspannung zu induzieren. </li><li> Verwenden Laryngoskop, die Zunge nach oben zu heben. </li><li> Verwenden Sie die Baumwolltupfer, um die Ferkel lange Kehldeckel, die entweder in die Speiseröhre retroverted oder hinter dem Gaumensegel gefangen werden kann befreien. </li><li> Voran Laryngoskop nach den Kehldeckel gegen den Zungengrund ermöglicht den Augen der Aryknorpel und Stimmbänder angehoben halten. </li><li> Bewerben Xylocain-Spray (100 mg / ml) topisch in den Kehlkopf zu Kehlkopfkrämpfe zu verhindern. </li><li> Voran Endotrachealtubus durch die Stimmbänder. Verwenden Sie eine Drehbewegung um die Weitergabe der schmalen Trachealknorpel unterstützen. Vorausrohr according auf die vorgemessenen Entfernung und eine Verbindung zu einem selbstfüllende Tasche (Beatmungsbeutel) für die manuelle Lüftung. Zu helfen, die Reibung während der Intubation zu reduzieren sprühen die distalen 1/3 des Endotrachealtubus mit Xylocain-Spray. </li><li> Um zu bestätigen, richtigen Endotrachealtubus Platzierung: beobachten, für jeden Hinweis auf Schwierigkeiten beim Atmen, ausculate die Brust hört für bilaterale Lufteintritt in beiden Lungen, visuell zu bestätigen das Vorhandensein von Kondensation in dem proximalen Teil des Endotrachealtubus, und überprüfen Sie das Vorhandensein von endtidale Kohlen Kohlendioxid mit einer farbmetrischen Kohlendioxid-Detektor oder exspiratorische CO 2 Messwert auf dem Beatmungsgerät, falls verfügbar. Normale endtidale Kohlendioxid um rund 5%. Ein Wert von über 2% zusammen mit einem normal erscheinende Wellenform bestätigt, daß der Tubus in der Luftröhre. </li><li> Pumpen Sie den Endotrachealtubus Manschette, um Aspiration zu verhindern. Manschetteninflationsdruck sollte weniger als 25 cm H 2 O, um ischämischen Schäden zu vermeiden<html> an das umgebende Gewebe. Halten des Endotrachealtubus in Ort, wickeln Sie ein Stück Klebeband um das Rohr, schließen Sie den Kiefer und weiterhin Taping um die Schnauze, um das Rohr zu befestigen. Ziehen Sie vorsichtig an dem Rohr, um sicherzustellen, dass es an Ort und Stelle bleibt. </li><li> Schließen Endotrachealtubus zu mechanischen Ventilator. </li></ol></li><li> Passen Sie Einstellungen des Beatmungsgerätes: volumenkontrollierten Beatmung, Atemvolumen (TV): 10 ml / kg [oder Inspirationsspitzendruck (PIP) 15 cm mit der druckkontrollierten Beatmung]. Positive endexspiratorischen Druck (PEEP): 5 cm. I: E-Verhältnis 1: 2. Atemfrequenz: 35 (justieren Rate zu endexspiratorischen CO 2 zwischen 4,5-5,5 kPa zu halten). </li></ol> 4. Monitoring und Körperflüssigkeiten Sampling <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig2.jpg" /> Abbildung 2. Ausrüstung für die Überwachung.ank &quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <ol><li> Bereiten Sie die für die Überwachung (Abbildung 2) benötigte Ausrüstung: Klebeband, steriles Gleitmittel, Messsonde zur kontinuierlichen rektale Temperaturmessung, Elektrokardiogramm (EKG) Elektroden, Pulsoximeter, Rasierer, und EEG-Elektroden. <ol><li> Platz Sättigung Sonde an einem Hinterbein, schmieren rektale Temperatursonde und legen Sie 6 cm in das Rektum, legen Kopfstrahlungsheizung und / oder beheizte aufblasbare Luftmatratze, die rektale Temperatur an der physiologischen Ebene von 38,5 bis 39 ° C zu halten und Platz ECG Elektroden. </li><li> Platzieren Ferkel in der Bauchlage, um Bereiche von 1 cm x 1 cm für die Platzierung der Subcutannadel EEG-Elektroden Rasur; eine vor jedem Ohr, und die Referenzelektrode in der Mittellinie direkt hinter den Augen. Die Elektrode Website mit einem Alkoholtupfer reinigen, legen Sie dann die Nadelelektrode subkutan. Sichere Elektroden mit Klebeband und Rück Ferkel in die Rückenlage position. </li><li> Schalten Sie aEEG Monitor. HINWEIS: Die integrierte EEG Amplitude besteht aus einer dichten Trace mit oberen und unteren Rand. Unteren und oberen Ränder in diesem Modell sind in der Regel 15 bis 50 &amp; mgr; V, oft höher als bei Kindern gesehen. Während Hypoxie ist es wichtig zu beachten, dass aus dem EKG-Artefakt fälschlicherweise erhöhen die aEEG Spur. Bolus Medikamente (Propofol oder Fentanyl) können auch vorübergehend unterdrücken die aEEG Spur und sollte vermieden werden, wenn möglich, während des Experiments. Verabreichung von Medikamenten und klinischen Ereignissen sollte markiert werden, um Auslegung des aEEG Spur zu erleichtern. </li></ol></li><li> Bereiten Sie die für die Platzierung Nabelkatheter zur zentralen arteriellen Blutdruckmessung und Blutabnahme (Abbildung 3) benötigte Ausrüstung: sterile Handschuhe, sterilen Abdeckung, Skalpell, Alkoholtupfer, sterile Tücher, Nabelvenenkatheter (5 Fr), Nabelarterienkatheter (3,5 Fr ), Nahtmaterial mit einer Pinzette, gebogen Mikro Zangen, Scheren, Nadelhalter und Nahtmaterial (SetzB Größe 3-0), transparente Klebepflaster, 5 ml Spritzen zur Blutentnahme. </li></ol><img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig3.jpg" /> Abbildung 3. Ausrüstung für Nabellinien und Blutentnahme. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <ol start="3"><li> Sterilisieren und drapieren Sie den Bereich um den Nabel. Verwenden Sie ein Skalpell, um die Nabelschnur so nah an der Haut wie möglich zu schneiden. Wenn dies der Nabelgefäße in der narkotisierten Ferkel aussetzen, schneiden Sie die Nabelhaut 2 mm unterhalb der Nabelschnur, die Gefäße aus. Identifizieren Sie die beiden kleinen Nabelarterien und die eine größere Nabelvene (Abbildung 4). </li><li> Verwenden gekrümmte Mikropinzette, um die Arterie (Abbildung 4) erweitern sich und legen Sie die Nabelarterienkatheter(3,5 Fr). Estimate Einbaulänge in cm bis 3 x Gewicht (kg) + 10 (Summenformel basierend auf korrekte Platzierung in absteigender Aorta oberhalb Nierenarterien auf Autopsie). </li><li> Legen Sie eine zweite 5 Fr-Katheter 5 cm in die Nabelvene (Abbildung 4). Stellen Sie sicher, intravaskulären Katheter Platzierung von Blutrück. Sichere Katheter durch Platzieren einer Tabaksbeutelnaht um den Nabel, übergeben Sie die Fadenenden um jede der Nabelkatheter und verknoten. Decken Katheter mit transparenten Klebeverband. </li><li> Sammeln von Blutproben zu vorgegebenen Zeitpunkten: 1) unmittelbar vor der Hypoxie, 2) 30 Minuten in hypoxischen Insult 3) am Ende der 45 min hypoxischen Insult 4) 2 h nach hypoxischen Insult. Je nach dem Zweck des Experiments anderen Zeitpunkten Blutproben gewählt werden. </li><li> Verwenden arterielle Blutgasanalyse von Blutproben bei Hypoxie getroffen werden, um die Blutgasveränderungen durch Hypoxie-Ischämie (Tabelle 1) verursacht zu überprüfen. Beachten Sie, dass Ferkel haben niedrige Hämoglobin eint Geburt (ca. 8 g / dL) und können anämisch durch häufige Blutentnahme. Zurückzuziehen weniger als 2 ml Blut / kg Körpergewicht pro Ziehung, weniger als 5 ml Blut / kg Körpergewicht innerhalb von 24 h und sich an die örtlichen Richtlinien zur Blutabnahme. Anzeichen von Anämie sind abnehm Hämatokrit und Tachykardie. </li><li> Schließen arteriellen Leitung an einen Monitor für weiterhin intraarterieller Blutdrucküberwachung (MABP). Verwenden venöse Leitung für Fluid and Drug Administration. </li></ol><img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig4.jpg" /> Abbildung 4. Nabelgefässe. Nabelvene (rechts) und einem der beiden Nabelarterien (links). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 5. Hypoxie <ol><li> Warten Sie 60 Minuten nach Abschluss der Überwachung. Induzieren Hypoxie durch den Wechsel zu einer 4% O 2 </sub&gt; / 96% N 2 Gasgemisch. Überwachung von Vitalparametern und aEEG eng und weiter Hypoxie für 45 min. </li><li> Sobald die aEEG Spur ist flach (Oberrand &lt;7 &amp; mgr; V), Sauerstoffzufuhr einzustellen, indem die eingeatmete Sauerstofffraktion (FiO 2) und mittleren Atemwegsdruck auf den höchsten FiO 2 level Aufrechterhaltung einer flachen Spur aEEG nach dem in 5 gezeigten Flussdiagramm. Ziel für MABP unter 70% des Ausgangswertes für mindestens 10 min und bei Bedarf niedriger FiO 2 zu Hypotonie und Ischämie zu gewährleisten. Die beschriebene Niveau der Hypotonie wurde bereits früher von anderen 19,13,30 gezeigt, dass sie relevant hypoxisch-ischämischen Hirnverletzung zu erzeugen. </li><li> Im Falle von schweren Hypotonie (MABP &lt;25 mm Hg) zu behandeln schrittweise wie folgt: kurz erhöhen FiO2 um 1-5%, Salz Bolus (10 ml / kg), Infusion von Dopamin (5-20 &amp; mgr; g / kg / min) und Infusion von Noradrenalin (20 ng-1 ug / kg / min). </li><li> Bei Pfändungen dauerhaft&gt; 10 min (klonische, tonische or myoklonischen Anfällen, in der Regel als fokale oder durch plötzliche Veränderungen in aEEG Amplitude) angegeben zu behandeln schrittweise mit (was 30 Minuten, bevor Sie mit der nächsten Injektion): langsame Bolus von Phenobarbital iv 20 mg / kg, wiederholen Sie Phenobarbital iv 20 mg / kg und Midazolam iv 0,5 mg / kg. <ol><li> Wenn Anfälle entwickeln und sind unempfindlich gegen Arzneimitteltherapie Euthanasie angezeigt. </li></ol></li></ol><img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig5.jpg" /> Abbildung 5. Hypoxie-Ischämie Flussdiagramm. Flussdiagramm, Anpassungen in Sauerstoffversorgung (F i O 2 und P aw) nach aEEG Antwort. Mittleren Atemwegsdruck (P aw) wurde durch Änderung PIP / TV (untere PIP gibt niedrigeren P aw) und Atemfrequenz eingestellt (Unter RR gibt niedrigeren P aw). Ziel aEEG = oberen Rand der Spur &lt;5 &amp; mgr; V und unteren Rand der Spur&gt; 3 &amp; mgr; V (Durchschnitt 4 &amp; mgr; V). ZielHerzfrequenz (HR) =&gt; 80 Ziel mittleren arteriellen Blutdruck (MAD) = MABP&gt; 25. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> 6. 72 Stunden Überlebens <ol><li> Überwachen Sie die Ferkel eng nach der hypoxischen Beleidigung, und nach und nach reduzieren die Preise der Infusion von Propofol und Fentanyl. Extubieren an dem Punkt, an dem das Tier freiwillig atmen. </li><li> Während der Überlebenszeit, halten Ferkel bei einem Tier-Anlage mit 24-Stunden-Uhr von Personal auf der Intensivstation und Überwachung geschult. Verwalten iv Glukoseinfusionen 20 ml / kg 2-3 stündlich. Bei 26 bis 48 Stunden nach der Hypoxie-Ischämie Teilflaschennahrung kann eingeleitet werden. Aspiration in die Luftröhre und Lungen können durch Füttern mit der Flasche auf, wenn der Würgereflex nicht vorhanden ist. </li><li> Wenn die für die Versuchs bewerten neurologischen Status mit Punktesystem, das von Thoresen et al., Beschrieben inDetail in der Originalpublikation 17. </li></ol> 7. Ergebnisevaluation <ol><li> Nach 72 Stunden, zu betäuben und wieder zu lüften, wie in Kapitel 2 beschrieben und 3. Führen MRT-Untersuchung mit den entsprechenden bildgebenden Verfahren, wie durch Munkeby et al 31 und andere 2 beschrieben. </li><li> Am Ende des Experiments euthanize Ferkel mit einer letalen Dosis von Pentobarbital (5 g / kg iv). </li><li> Vorbereiten des Gehirns zur Prüfung nach dem Ziel des Experiments. <ol><li> Für Hirn-Histologie auf Formalin-fixierten Gewebe:.. Verwenden Herz- Perfusion mit 4% Paraformaldehyd in PBS, gefolgt von Präparation und post-Fixierung in Para wie von Robertson et al 2, Chakkarapani et al 1 oder Liu et al 18 oder entfernen Sie das Gehirn und tauchen in 4% Paraformaldehyd durch Andresen et al. 32 </li><li> Für die Analyse erfordern Schnapp gefrorenen Gewebe (zB RNAAnalyse oder Enzymaktivitätsassays 33). Den Gehirn sezieren Gehirnregionen von Interesse und Schnappgefriergewebeblöcke von maximal 1 cm x 1 cm in flüssigem Stickstoff, wie durch Munkeby et al 33 </li></ol></li></ol>

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H., et al. <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+in+hypoxic+nicotine-pretreated+newborn+piglets:+possible+neuroprotective+effects+of+nicotine.">Resuscitation with 21 or 100% oxygen in hypoxic nicotine-pretreated newborn piglets: possible neuroprotective effects of nicotine.</a> Neonatology. 93, 36-44 (2008).</li><li>Karlsson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delayed+hypothermia+as+selective+head+cooling+or+whole+body+cooling+does+not+protect+brain+or+body+in+newborn+pig+subjected+to+hypoxia-ischemia.">Delayed hypothermia as selective head cooling or whole body cooling does not protect brain or body in newborn pig subjected to hypoxia-ischemia.</a> Pediatric research. 64, 74-78 (2008).</li><li>Kovacs, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asphyxia-induced+release+of+alpha-melanocyte-stimulating+hormone+in+newborn+pigs.">Asphyxia-induced release of alpha-melanocyte-stimulating hormone in newborn pigs.</a> Peptides. 22, 1049-1053 (2001).</li><li>Varvarousi, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asphyxial+cardiac+arrest,+resuscitation+and+neurological+outcome+in+a+Landrace/Large-White+swine+model.">Asphyxial cardiac arrest, resuscitation and neurological outcome in a Landrace/Large-White swine model.</a> Laboratory animals. 45, 184-190 (2011).</li><li>Tammela, O., Pastuszko, A., Lajevardi, N. S., Delivoria-Papadopoulos, M., Wilson, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity+of+tyrosine+hydroxylase+in+the+striatum+of+newborn+piglets+in+response+to+hypocapnic+hypoxia.">Activity of tyrosine hydroxylase in the striatum of newborn piglets in response to hypocapnic hypoxia.</a> Journal of neurochemistry. 60, 1399-1406 (1993).</li><li>Cote, A., Barter, J., Meehan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-dependent+metabolic+effects+of+repeated+hypoxemia+in+piglets.">Age-dependent metabolic effects of repeated hypoxemia in piglets.</a> Canadian journal of physiology and pharmacology. 78, 321-328 (2000).</li><li>Tichauer, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+the+severity+of+perinatal+hypoxia-ischemia+in+piglets+using+near-infrared+spectroscopy+to+measure+the+cerebral+metabolic+rate+of+oxygen.">Assessing the severity of perinatal hypoxia-ischemia in piglets using near-infrared spectroscopy to measure the cerebral metabolic rate of oxygen.</a> Pediatric research. 65, 301-306 (2009).</li><li>Jasani, M. S., Salzman, S. K., Tice, L. L., Ginn, A., Nadkarni, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anesthetic+regimen+effects+on+a+pediatric+porcine+model+of+asphyxial+arrest.">Anesthetic regimen effects on a pediatric porcine model of asphyxial arrest.</a> Resuscitation. 35, 69-75 (1997).</li><li>Chakkarapani, E., Thoresen, M., Liu, X., Walloe, L., Dingley, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xenon+offers+stable+haemodynamics+independent+of+induced+hypothermia+after+hypoxia-ischaemia+in+newborn+pigs.">Xenon offers stable haemodynamics independent of induced hypothermia after hypoxia-ischaemia in newborn pigs.</a> Intensive care medicine. 38, 316-323 (2012).</li><li>Munkeby, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+piglet+model+for+detection+of+hypoxic-ischemic+brain+injury+with+magnetic+resonance+imaging.">A piglet model for detection of hypoxic-ischemic brain injury with magnetic resonance imaging.</a> Acta radiologica. 49, 1049-1057 (2008).</li><li>Andresen, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Newborn+piglets+exposed+to+hypoxia+after+nicotine+or+saline+pretreatment:+long-term+effects+on+brain+and+heart.">Newborn piglets exposed to hypoxia after nicotine or saline pretreatment: long-term effects on brain and heart.</a> J Matern Fetal Neonatal Med. 22, 161-168 (2009).</li><li>Munkeby, B. H., et al. <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%+O2+increases+cerebral+injury+in+hypoxemic+piglets.">Resuscitation with 100% O2 increases cerebral injury in hypoxemic piglets.</a> Pediatric research. 56, 783-790 (2004).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

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...

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&gt; 40 mm Hg 2. Eine andere Gruppe induzierte globale Hypoxie um 8% O 2 bis negativer Base Excess&gt; 20 mmol / L oder mittleren arteriellen Blutdruck (MAD) &lt;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 &lt;20 min aEEG Unterdrückung und schwere Krämpfe Erhöhung bei&gt; 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.

<table><tbody><tr><td>Warm-touch-pediatric blanket</td><td>Covidien</td><td>5030840</td><td></td></tr><tr><td>Adhesive Apertrue Drape</td><td>Barrier</td><td>915447</td><td></td></tr><tr><td>Utility Drape (sterile) 75x80 cm</td><td>Barrier</td><td>800530</td><td></td></tr><tr><td>Neoflon</td><td>BD - Luer</td><td>391350</td><td></td></tr><tr><td>Laryngoscope</td><td>Miller</td><td>85-0045</td><td></td></tr><tr><td>Endotracheal tube 2.5 mm&amp;nbsp;</td><td>Covidien</td><td>111-25</td><td></td></tr><tr><td>Endotracheal tube 3.0 mm with cuff</td><td>Unomedical</td><td>MM61110030</td><td></td></tr><tr><td>Endotracheal tube 3.5 mm with cuff</td><td>Unomedical</td><td>MM61110035</td><td></td></tr><tr><td>Anesthesia machine</td><td>GE Healthcare</td><td>1009-9002-000</td><td></td></tr><tr><td>EEG - electrodes/disposable subdermal needle electrode</td><td>Cephalon</td><td>ACCE120550</td><td></td></tr><tr><td>ECG - electrodes</td><td>medtronic</td><td>3010107-003</td><td></td></tr><tr><td>ECG-electrodes for MR</td><td>philips</td><td>ACCE120550</td><td></td></tr><tr><td>Arterial blood sampler - aspirator</td><td>Radiometer medical ApS</td><td>956552</td><td></td></tr><tr><td>Polyurethane Umbilical vein catheter (5 Fr/Ch)</td><td>Covidien</td><td>8888160341</td><td></td></tr><tr><td>Polyurethane Umbilical vein catheter (3,5 Fr/ch)</td><td>Covidien</td><td>8888160333</td><td></td></tr><tr><td>Suture set (size 3-0)</td><td>Covidien</td><td>8886 623341</td><td></td></tr><tr><td>BD Spinal needle 0.7x38mm</td><td>BD needles</td><td>405254</td><td></td></tr><tr><td>Gas with 96% Nitrogen / 4% oxygen</td><td>Air Liquide</td><td>made on order</td><td></td></tr><tr><td>NeuroMonitor (CFM) system</td><td>Natus Medical Incorporated</td><td>OBM70002</td><td></td></tr></tbody></table>

a piglet model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy

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 (&lt;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.

Die Wirkungen von Hypoxie-Ischämie am Gehirn, die während der induzierten Insult auftreten, durch Aufzeichnen der Spur aEEG dokumentiert. Ein Vertreter aEEG Trace wird in 6 gezeigt. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig6.jpg" /> Abbildung 6. Repräsentative aEEG Spur. Low Amplitude aufgrund von Hypoxie-Ischämie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig6large.jpg" target="_b...

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A Piglet Model of Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy

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 ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

19.6K Aufrufe.  Institute of Clinical Medicine, Aarhus University Hospital. 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. 

Serie: A Piglet Model of Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy

Mouse Models of Periventricular Leukomalacia

We describe a protocol for establishing mouse models of periventricular leukomalacia (PVL). PVL is the predominant form of brain injury in premature infants and the most common antecedent of cerebral palsy. PVL is characterized by periventricular white matter damage with prominent oligodendroglial injury. Hypoxia/ischemia with or without systemic infection/inflammation are the primary causes of PVL. We use P6 mice to create models of neonatal brain injury by the induction of hypoxia/ischemia with or without systemic infection/inflammation with unilateral carotid ligation followed by exposure to hypoxia with or without injection of the endotoxin lipopolysaccharide (LPS). Immunohistochemistry of myelin basic protein (MBP) or O1 and electron microscopic examination show prominent myelin loss in cerebral white matter with additional damage to the hippocampus and thalamus. Establishment of mouse models of PVL will greatly facilitate the study of disease pathogenesis using available transgenic mouse strains, conduction of drug trials in a relatively high throughput manner to identify candidate therapeutic agents, and testing of stem cell transplantation using immunodeficiency mouse strains.

We established mouse models of periventricular leukomalacia (PVL), the predominant brain injury in premature infants characterized by periventricular white matter lesions. Hypoxia/ischemia with/without systemic infection are the primary causes of PVL. Unilateral carotid ligation and hypoxia exposure with/without lipopolysaccharide injection creates PVL-like lesions in P6 mice.

Mausmodellen periventrikuläre Leukomalazie

We describe a protocol for establishing mouse models of periventricular leukomalacia (PVL). PVL is the predominant form of brain injury in premature ...

Forschung

Neurowissenschaften

A Swine Model of Neonatal Asphyxia

Annually more than 1 million neonates die worldwide as related to asphyxia. Asphyxiated neonates commonly have multi-organ failure including hypotension, perfusion deficit, hypoxic-ischemic encephalopathy, pulmonary hypertension, vasculopathic enterocolitis, renal failure and thrombo-embolic complications. Animal models are developed to help us understand the patho-physiology and pharmacology of neonatal asphyxia. In comparison to rodents and newborn lambs, the newborn piglet has been proven to be a valuable model. The newborn piglet has several advantages including similar development as that of 36-38 weeks human fetus with comparable body systems, large body size (&tilde;1.5-2 kg at birth) that allows the instrumentation and monitoring of the animal and controls the confounding variables of hypoxia and hemodynamic derangements.
We here describe an experimental protocol to simulate neonatal asphyxia and allow us to examine the systemic and regional hemodynamic changes during the asphyxiating and reoxygenation process as well as the respective effects of interventions. Further, the model has the advantage of studying multi-organ failure or dysfunction simultaneously and the interaction with various body systems. The experimental model is a non-survival procedure that involves the surgical instrumentation of newborn piglets (1-3 day-old and 1.5-2.5 kg weight, mixed breed) to allow the establishment of mechanical ventilation, vascular (arterial and central venous) access and the placement of catheters and flow probes (Transonic Inc.) for the continuously monitoring of intra-vascular pressure and blood flow across different arteries including main pulmonary, common carotid, superior mesenteric and left renal arteries. Using these surgically instrumented piglets, after stabilization for 30-60 minutes as defined by Z&lt;10% variation in hemodynamic parameters and normal blood gases, we commence an experimental protocol of severe hypoxemia which is induced via normocapnic alveolar hypoxia. The piglet is ventilated with 10-15% oxygen by increasing the inhaled concentration of nitrogen gas for 2h, aiming for arterial oxygen saturations of 30-40%. This degree of hypoxemia will produce clinical asphyxia with severe metabolic acidosis, systemic hypotension and cardiogenic shock with hypoperfusion to vital organs. The hypoxia is followed by reoxygenation with 100% oxygen for 0.5h and then 21% oxygen for 3.5h. Pharmacologic interventions can be introduced in due course and their effects investigated in a blinded, block-randomized fashion.

Large animal models have good translational values in the examination of physiology and pharmacology of neonatal asphyxia. Using newborn piglets, we develop an experimental protocol to simulate neonatal asphyxia which has advantages of studying the systemic and regional hemodynamics, oxygen transport with biochemical and pathologic pathways and correlations.

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, ...

Medizin

The Hypoxic Ischemic Encephalopathy Model of Perinatal Ischemia

Hypoxic-Ischemic Encephalopathy (HIE) is the consequence of systemic asphyxia occurring at birth. Twenty five percent of neonates with HIE develop severe and permanent neuropsychological sequelae, including mental retardation, cerebral palsy, and epilepsy. The outcomes of HIE are devastating and permanent, making it critical to identify and develop therapeutic strategies to reduce brain injury in newborns with HIE. To that end, the neonatal rat model for hypoxic-ischemic brain injury has been developed to model this human condition. The HIE model was first validated by Vannucci et al 1 and has since been extensively used to identify mechanisms of brain injury resulting from perinatal hypoxia-ischemia 2 and to test potential therapeutic interventions 3,4. The HIE model is a two step process and involves the ligation of the left common carotid artery followed by exposure to a hypoxic environment. Cerebral blood flow (CBF) in the hemisphere ipsilateral to the ligated carotid artery does not decrease because of the collateral blood flow via the circle of Willis; however with lower oxygen tension, the CBF in the ipsilateral hemisphere decreases significantly and results in unilateral ischemic injury. The use of 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) to stain and identify ischemic brain tissue was originally developed for adult models of rodent cerebral ischemia 5, and is used to evaluate the extent of cerebral infarctin at early time points up to 72 hours after the ischemic event 6. In this video, we demonstrate the hypoxic-ischemic injury model in postnatal rat brain and the evaluation of the infarct size using TTC staining.

The postnatal rat model for hypoxic-ischemic brain injury is a well-established model of human neonatal hypoxic ischemic encephalopathy (HIE). In this article, we describe the model of HIE in post-natal rat pups.

Die hypoxische ischämischen Enzephalopathie Model of Perinatal Ischämie

Hypoxic-Ischemic Encephalopathy (HIE) is the consequence of systemic asphyxia occurring at birth. Twenty five percent of neonates with HIE develop severe ...

Biologie

Modeling Encephalopathy of Prematurity Using Prenatal Hypoxia-ischemia with Intra-amniotic Lipopolysaccharide in Rats

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best advance translational objectives and uncover new therapeutic strategies for brain injury associated with preterm birth, preclinical models of EoP must include similar mechanisms of prenatal global injury observed in humans and involve multiple components of the maternal-placental-fetal system. Ideally, models should produce a similar spectrum of functional deficits in the mature animal and recapitulate multiple aspects of the pathophysiology. To mimic human systemic placental perfusion defects, placental underperfusion and/or chorioamnionitis associated with pathogen-induced inflammation in early preterm birth, we developed a model of prenatal transient systemic hypoxia-ischemia (TSHI) combined with intra-amniotic lipopolysaccharide (LPS). In pregnant Sprague Dawley rats, TSHI via uterine artery occlusion on embryonic day 18 (E18) induces a graded placental underperfusion defect associated with increasing CNS damage in the fetus. When combined with intra-amniotic LPS injections, placental inflammation is increased and CNS damage is compounded with associated white matter, gait and imaging abnormalities. Prenatal TSHI and TSHI+LPS prenatal insults meet several of the criteria of an EoP model including recapitulating the intrauterine insult, causing loss of neurons, oligodendrocytes and axons, loss of subplate, and functional deficits in adult animals that mimic those observed in children born extremely preterm. Moreover, this model allows for the dissection of inflammation induced by divergent injury types.

Encephalopathy of prematurity encompasses the central nervous system abnormalities associated with injury from preterm birth. This report describes a clinically relevant rat model of in utero transient systemic hypoxia-ischemia and intra-amniotic lipopolysaccharide administration (LPS) that mimics chorioamnionitis, and the related impact of infectious stimuli and placental underperfusion on CNS development.

Modellierung Enzephalopathie praematurorum Mit Prenatal Hypoxie-Ischämie mit Intra-Frucht Lipopolysaccharide bei Ratten

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best ...

Neurobehavioral Assessments in a Mouse Model of Neonatal Hypoxic-ischemic Brain Injury

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI brain injury by studying neurobehavioral functions in these mice compared to non-operated (i.e., normal) mice. During the study, Rice-Vannucci&#39;s method was used to induce neonatal HI brain damage in postnatal day 7-10 (P7-10) mice. The HI operation was performed on the pups by unilateral carotid artery ligation and exposure to hypoxia (8% O2 and 92% N2 for 90 min). One week after the operation, the damaged brains were evaluated with the naked eye through the semi-transparent skull and were categorized into subgroups based on the absence (&#34;no cortical injury&#34; group) or presence (&#34;cortical injury&#34; group) of cortical injury, such as a lesion in the right hemisphere. On week 6, the following neurobehavioral tests were performed to evaluate the cognitive and motor functions: passive avoidance task (PAT), ladder walking test, and grip strength test. These behavioral tests are helpful in determining the effects of neonatal HI brain injury and are used in other mouse models of neurodegenerative diseases. In this study, neonatal HI brain injury mice showed motor deficits that corresponded to right hemisphere damage. The behavioral test results are relevant to the deficits observed in human neonatal HI patients, such as cerebral palsy or neonatal stroke patients. In this study, a mouse model of neonatal HI brain injury was established and showed different degrees of motor deficits and cognitive impairment compared to non-operated mice. This work provides basic information on the HI mouse model. MRI images demonstrate the different phenotypes, separated according to the severity of brain damage by motor and cognitive tests.

We performed unilateral carotid artery occlusion on postnatal day 7-10 CD-1 mouse pups to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of HI brain injury. We studied neurobehavioral functions in these mice compared to non-operated normal mice.

Neurobehavioral Bewertungen in einem Mausmodell der Neugeborenen hypoxisch-ischämische Hirnschädigung

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI ...

Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity (AIDN): A Translational Neuroscience Approach

Anesthesia cannot be avoided in many cases when surgery is required, particularly in children. Recent investigations in animals have raised concerns that anesthesia exposure may lead to neuronal apoptosis, known as anesthesia-induced developmental neurotoxicity (AIDN). Furthermore, some clinical studies in children have suggested that anesthesia exposure may lead to neurodevelopmental deficits later in life. Nonetheless, an ideal animal model for preclinical study has yet to be developed. The neonatal piglet represents a valuable model for preclinical study, as they share a striking number of developmental similarities with humans.
The anatomy and physiology of piglets allow for implementation of rigorous human perioperative conditions in both survival and non-survival procedures. Femoral artery catheterization allows for close monitoring, thus enabling prompt correction of any deviation of the piglet's vital signs and chemistries. In addition, there are multiple developmental similarities between piglets and human neonates. The techniques required to use piglets for experimentation will require experience to master. A pediatric anesthesiologist is a critical member of the investigative team. We describe, in a general sense, the appropriate use of a piglet model for neurodevelopmental study.

Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity AIDN: A Translational Neuroscience Approach

Anesthesia-induced developmental neurotoxicity (AIDN) research has focused on rodents, which are not broadly applicable to humans. Non-human primate models are more relevant, but are cost-prohibitive and difficult to use for experimentation. The piglet, in contrast, is a clinically relevant, practical animal model ideal for the study of anesthetic neurotoxicity.

Verwendung eines Ferkelmodells für die Untersuchung der anästhetisch-induzierten Entwicklungsneurotoxizität (AIDN): Ein Translational Neuroscience Approach

Anesthesia cannot be avoided in many cases when surgery is required, particularly in children.  Recent investigations in animals have raised concerns that ...

A Ferret Model of Inflammation-sensitized Late Preterm Hypoxic-ischemic Brain Injury

There is an ongoing need for clinically relevant models of perinatal infection and hypoxia-ischemia (HI) in which to test therapeutic interventions for infants with the neurological sequela of prematurity. Ferrets are ideal candidates for modeling the preterm human brain, as they are born lissencephalic and develop gyrencephalic brains postnatally. At birth, ferret brain development is similar to a 13 week human fetus, with postnatal-day (P) 17 kits considered to be equivalent to an infant at 32&#8211;36 weeks&#39; gestation. We describe an injury model in the P17 ferret, where lipopolysaccharide administration is followed by bilateral cerebral ischemia, hypoxia, and hyperoxia. This simulates the complex interaction of prolonged inflammation, ischemia, hypoxia, and oxidative stress experienced in a number of neonates who develop brain injury. Injured animals display a range of gross injury severity, with morphological changes in the brain including narrowing of multiple cortical gyri and associated sulci. Injured animals also show slowed reflex development, slower and more variable speed of locomotion in an automated catwalk, and decreased exploration in an open field. This model provides a platform in which to test putative therapies for infants with neonatal encephalopathy associated with inflammation and HI, study mechanisms of injury that affect cortical development, and investigate pathways that provide resilience in unaffected animals.

The method describes inflammation-sensitized hypoxic-ischemic and hyperoxic brain injury in the P17 ferret to model the complex interaction between prolonged inflammation and oxidative brain injury experienced in a number of late preterm infants.

Ein Frettchenmodell einer entzündungssensibilisierten spätpräfristifernen hypoxischen-ischämischen Hirnverletzung

There is an ongoing need for clinically relevant models of perinatal infection and hypoxia-ischemia (HI) in which to test therapeutic interventions for ...

Continuous Video Electroencephalogram during Hypoxia-Ischemia in Neonatal Mice

Hypoxia ischemia is the most common cause of neonatal seizures. Animal models are crucial for understanding the mechanisms and physiology underlying neonatal seizures and hypoxia ischemia. This manuscript describes a method for continuous video electroencephalogram (EEG) monitoring in neonatal mice to detect seizures and analyze EEG background during hypoxia ischemia. Use of video and EEG in conjunction allows description of seizure semiology and confirmation of seizures. This method also allows analysis of power spectrograms and EEG background pattern trends over the experimental time period. In this hypoxia ischemia model, the method allows EEG recording prior to injury to obtain a normative baseline and during injury and recovery. Total monitoring time is limited by the inability to separate pups from the mother for longer than four hours. Although, we have used a model of hypoxic-ischemic seizures in this manuscript, this method for neonatal video EEG monitoring could be applied to diverse disease and seizure models in rodents.

This manuscript describes a method for continuous video EEG recordings using multiple depth electrodes in neonatal mice undergoing hypoxia-ischemia.

Kontinuierliches Video-Elektroenzephalogramm während Hypoxie-Ischämie bei neonatalen Mäusen

Hypoxia ischemia is the most common cause of neonatal seizures. Animal models are crucial for understanding the mechanisms and physiology underlying ...

Early Pathological and Magnetic Resonance Detection of Cerebral Injury Using a Rat Model of Neonatal Hypoxic Ischemic Encephalopathy

Perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) is an acute disease that may afflict newborns, resulting in variable long- and short-term neurodevelopmental outcomes. Early diagnosis is critical to identifying infants who may benefit from intervention; however, early diagnosis relies heavily on clinical criteria. No molecular or radiological tests have shown promise in detecting early cerebral injury. Studies have shown that magnetic resonance imaging (MRI) can show changes in both blood flow/ischemia and metabolic disruption. However, they have all been used to evaluate the secondary phase of the disease (&gt;12 h) after the onset of the injury. Early diagnosis is critical to rapidly starting therapeutic hypothermia in eligible infants, which is currently recommended to be initiated within 6 h of birth. The rat model of hypoxic-ischemic injury was developed in 1981 and has been validated and used extensively to study changes in brain perfusion, cerebral injury markers, and morphology. However, it has primarily been used as a "late model", evaluating injury several days after the initial ischemic insult. The model has been known to have poor sensitivity in evaluating reliable and reproducible early cerebral changes. The objective of this study was to develop a reliable model to study early gross morphological and radiological markers of HIE using pathological staining and cerebral magnetic resonance imaging/magnetic resonance spectroscopy.

The present protocol describes a rodent model of newborn hypoxic-ischemic injury for identifying early changes in cerebral tissue by gross morphology and magnetic resonance imaging. This has benefits over existing models, which can be used to study late injury but do not allow the evaluation of reproducible early changes.

Perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) is an acute disease that may afflict newborns, resulting in variable long- and short-term ...

A Piglet Perinatal Asphyxia Model to Study Cardiac Injury and Hemodynamics after Cardiac Arrest, Resuscitation, and the Return of Spontaneous Circulation

Neonatal piglets have been extensively used as translational models for perinatal asphyxia. In 2007, we adapted a well-established piglet asphyxia model by introducing cardiac arrest. This enabled us to study the impact of severe asphyxia on key outcomes, including the time taken for the return of spontaneous circulation (ROSC), as well as the effect of chest compressions according to alternative protocols for cardiopulmonary resuscitation. Due to the anatomical and physiological similarities between piglets and human neonates, piglets serve as good models in studies of cardiopulmonary resuscitation and hemodynamic monitoring. In fact, this cardiac arrest model has provided evidence for guideline development through research on resuscitation protocols, pathophysiology, biomarkers, and novel methods for hemodynamic monitoring. Notably, the incidental finding that a substantial fraction of piglets have pulseless electrical activity (PEA) during cardiac arrest may increase the applicability of the model (i.e., it may be used to study pathophysiology extending beyond the perinatal period). However, the model generation is technically challenging and requires various skill sets, dedicated personnel, and a fine balance of the measures, including the surgical protocols and the use of sedatives/analgesics, to ensure a reasonable rate of survival. In this paper, the protocol is described in detail, as well as experiences with adaptations to the protocol over the years.

This piglet model involves surgical instrumentation, asphyxiation until the cardiac arrest, resuscitation, and post-resuscitation observation. The model allows for multiple sampling per animal, and by using continuous invasive arterial blood pressure, ECG, and non-invasive cardiac output monitoring, it provides knowledge about hemodynamics and cardiac pathophysiology in perinatal asphyxia and neonatal cardiopulmonary resuscitation.

Ein perinatales Asphyxie-Modell für Ferkel zur Untersuchung von Herzverletzungen und Hämodynamik nach Herzstillstand, Wiederbelebung und der Rückkehr der Spontanzirkulation

Neonatal piglets have been extensively used as translational models for perinatal asphyxia. In 2007, we adapted a well-established piglet asphyxia model ...